Proteina verde fluorescentă (GFP) este o proteină care apare la o specie de meduze, Aequorea victoria, care se găsește în Pacificul de Nord. Fluorescența este un fenomen prin care anumite substanțe absorb energie din radiația electromagnetică, cum ar fi lumina, și emit energia la o lungime de undă diferită, de obicei mai lungă. Strălucirea verde produsă de GFP rezultă din absorbția de lumină albastră și ultravioletă cu energie relativ mare și emiterea acesteia sub formă de lumină verde, care are o lungime de undă mai mare și mai puțină energie; Prin urmare, va străluci verde atunci când este expus la lumină ultravioletă invizibilă. GFP este de interes deosebit pentru biologi, deoarece, spre deosebire de majoritatea altor proteine fluorescente, fluoresce de la sine, fără a fi necesară nicio interacțiune cu alte molecule. Deoarece este o proteină formată în întregime din aminoacizi, aceasta înseamnă că organismele pot fi modificate genetic pentru a o produce, dând naștere unei game largi de aplicații în diverse domenii ale biologiei.
Bioluminiscența apare în multe organisme marine. În cazul Aequorea victoria, o substanță chemiluminiscentă numită aequorin emite lumină albastră atunci când se combină cu ionii de calciu. Această lumină este apoi absorbită de proteina verde fluorescentă pentru a produce o strălucire verde. S-a descoperit că o serie de alte organisme marine conțin aceste substanțe, dar nu este clar de ce au evoluat pentru a produce această strălucire sau pentru a schimba culoarea de la albastru la verde. O sugestie, bazată pe dovezi experimentale că GFP strălucitoare poate elibera electroni, este că GFP ar putea acționa ca un donator de electroni activat de lumină, într-un mod similar cu clorofila din plantele verzi.
Proteina verde fluorescentă are o structură complexă. Partea fluorescentă – cunoscută sub numele de cromofor fluorescent – constă din trei aminoacizi, tirozină, glicină și fie serină, fie treonină, unite într-o formă de inel. Acesta este conținut într-o structură cilindrică care protejează cromoforul de contactul cu alte molecule, o caracteristică crucială pentru fluorescență, deoarece contactul cu moleculele de apă ar disipa altfel energia folosită pentru a produce strălucirea verde.
GFP s-a dovedit a fi extrem de utilă în domenii precum genetica, biologia dezvoltării, microbiologie și neurologie. Poate fi folosit pentru marcarea proteinelor specifice dintr-un organism pentru a vedea unde și când sunt exprimate; partea din ADN-ul organismului care codifică proteina de interes poate fi proiectată pentru a sintetiza și GFP, permițând astfel urmărirea proteinei în celulele vii folosind lumina ultravioletă. Virușii pot fi, de asemenea, marcați în acest fel, permițând monitorizarea infecțiilor în organismele vii. Proteina verde fluorescentă poate fi, de asemenea, modificată pentru a fluoresce în mai multe alte culori, deschizând noi posibilități. Una dintre acestea a fost crearea de șoareci transgenici cu diferite combinații de proteine fluorescente exprimate în neuroni, care permit studierea în detaliu a căilor neuronale din creier.
Alte aplicații au fost găsite în afara biologiei. O dezvoltare controversată este ingineria animalelor de companie fluorescente. Au fost create animale modificate genetic care produc proteine verzi fluorescente și includ pești, șobolani, porci și un iepure.