Kaum jemand kennt wohl die Geschichte hinter dem „Green Fluorescent Protein“. Viele wissen, dass das Protein aus der Qualle Aequorea victoria stammt. Aber: Wie wurde es entdeckt und wie kommt es, dass es so große Anwendung in der Forschung gefunden hat?

Angefangen hat alles mit dem japanischen Biochemiker Osamu Shimomura, der sich auf dem Gebiet der Biolumineszenz spezialisiert hatte. 1955 forschte er an dem blauen Leuchten des Muschelkrebses Cypridina hilgendorfii. Das für das Leuchten verantwortliche Luciferin konnte er 1956 isolieren und erhielt drei Jahre später für seine Entdeckung den Doktortitel in organischer Chemie an der Universität Nagasaki. Anschließend wechselte er an die Princeton University, wo er mit der Qualle Aequorea victoria arbeitete. 1962 identifizierte er das Protein Aequorin als aktive Komponente der Biolumineszenz der Qualle. Aequorin emittiert in Gegenwart von Ca2+ blaues Licht. Da die Qualle aber ganz augenscheinlich vor allem grün leuchtet, musste es mindestens noch eine weitere Komponente geben. Shimomura und sein Team setzten ihre Arbeit fort und konnten schließlich auch ein grün fluoreszierendes Protein isolieren. Schlichterweise nannten Sie dieses dann GFP (Green Fluorescent Protein). Sie erkannten schnell, dass das GFP seine Energie für das Leuchtphänomen nicht durch eine chemische Reaktion erhält, wie etwa Luciferin, sondern durch Anregung mit blauem oder ultraviolettem Licht. Diese Erkenntnis führte zu der Idee, dass die Anregung des GFP durch das blaue Licht des Aequorin gesteuert wird. Weitere Experimente konnten dann tatsächlich zeigen, dass Aequorin in der Wellenlänge emittiert, die das GFP am stärksten anregt.

Es brauchte jedoch noch zwei (besser gesagt drei) weitere Wissenschaftler und viele Jahre intensiven Forschens, um das Potential des GFPs für die Forschung zu erkennen: Martin Chalfie wurde 1947 in Chicago geboren. Er interessierte sich sehr für Chemie und promovierte in Biochemie an der Harvard University. Er war der erste Forscher, der das „Green Fluorescent Protein“ benutzte, um Beta-Tubulin-haltige Zellen des Wurmes C. elegans farblich zu markieren (Genintegration). Die grundlegenden Vorarbeiten dazu – Identifikation der Gene bei der Aequorea victoria - wurden von Douglas C. Prasher geleistet (der dritte der „weiteren Wissenschaftler“, er blieb leider ohne Nobelpreis).

Der Biochemiker Roger Y. Tsien setzte die Forschung am GFP mit Fokus auf den zugrundeliegenden chemischen Mechanismen fort. Er erkannte dabei, dass sich die Wellenlänge des emittierten Lichts durch gezielten Austausch einzelner Aminosäuren beeinflussen lässt. Dies ermöglichte die Farbe des Lichts zu variieren. Man konnte nun in einer Probe verschiedene Strukturen mit unterschiedlich fluoreszierenden Proteinen taggen und so mehrere biologische Prozesse gleichzeitig verfolgen. Dies war der Durchbruch für das GFP als geniales Standardwerkzeug der Molekular- und Zellbiologie. Heutzutage ist das GFP ein unverzichtbarer Begleiter vielfältiger molekularbiologischer Forschung z.B. in Studien zur Genexpression oder Proteinlokalisation. 2008 erhielten Shimomura, Chalfie und Tsien für ihre Forschung den Nobelpreis für Chemie.