Foto: Reuters Martin Chalfie von der Columbia University in New York, USA.Foto: Reuters 1988 hörte Martin Chalfie von dem Protein und nutzte es, um die Prozesse in den Zellen des Fadenwurms Caenorhabditis elegans zu untersuchen. Es gelang ihm, das GFP-Gen mit Genen zu verbinden, die andere Proteine bilden, so dass er anhand des Leuchtens beobachten konnte, wann ein Organismus diese Eiweiße produziert. 1994 veröffentlichten Chalfie und seine Mitarbeiter die Ergebnisse ihrer erfolgreichen Versuche, sechs sensorische Neuronen des Wurms leuchten zu lassen. Demnach war es tatsächlich möglich, mit einem Lichtmikroskop die Aktivität eines Zielproteins in lebenden Zellen live zu beobachten. "In allen Farben des Regenbogens" Tsien gelang es schließlich, GFP-Proteine zu produzieren, die in unterschiedlichen Farben leuchteten, so dass es "46 Jahre nach Shimomuras erstem Artikel über das grün fluoreszierende Protein ein Kaleidoskop von GFP-ähnlichen Proteinen gibt, die in allen Farben des Regenbogens scheinen", erklärt die Akademie der Wissenschaften in Stockholm. Die Verwendung fluoreszierender Proteine ist inzwischen eine beliebte Standardmethode der Biotechnologie geworden, mit der verschiedene biologische Prozesse in den Lebewesen sogar gleichzeitig verfolgt werden können. Selbst komplett leuchtende Organismen wie Mäuse, Kaninchen und Fische wurden bereits geschaffen. "Die Technik ist von unschätzbarem Wert für die Biologie und Medizin - vor allem für die Grundlagenforschung, betont auch der Zellbiologe Manfred Schliwa von der Ludwig-Maximilians-Universität München. Er hatte drei Jahre mit Tsien zusammengearbeitet. "Es gibt tausende von Molekülen, die mit Hilfe des Proteins markiert worden sind. Zuvor seien Forscher nur in der Lage gewesen, Substanzen in toten Zellen zu markieren, doch nun sei zu sehen, wie sich ein Molekül in der lebenden Zelle bewegt. Das hat natürlich große Auswirkungen auf die medizinische Forschung: So haben Heidelberger Forscher Aidsviren mit dem Protein markiert, ohne die Eigenschaften der Erreger zu verändern. Sie beobachteten etwa, wie die Viren in die Zellen eintraten. "Es lassen sich aber nicht nur einzelne Zellen beobachten, sondern komplette lebende Organismen - grün fluoreszierende Mäuse zum Beispiel, ergänzt Roland Eils vom Deutschen Krebsforschungszentrum in
Heidelberg. Dies sei zum Beispiel wichtig dafür, Tumore über Wochen und Monate hinweg direkt im lebenden Organismus zu untersuchen. "Früher musste jeweils ein Tier getötet werden, um einen Tumor in einem bestimmten Wachstumsstadium anzusehen, erläutert Eils. Nun sei es möglich, den Tumor einer narkotisierten Maus live mit dem Mikroskop zu beobachten - und das immer wieder über mehrere Tage hinweg. Auf diese Weise lasse sich das Tumorwachstum nicht nur live beobachten, sondern man könne auch direkt sehen, ob eine Therapie anschlage. "Das Verständnis des Tumorwachstums wurde unglaublich vereinfacht. Gestern hatte die Wissenschaftsakademie verkündet, dass der Physik-Nobelpreis zur Hälfte an den Amerikaner Yoichiro Nambu vom Enrico Fermi Institute der University of Chicago "für die Entdeckung des Mechanismus der spontanen Symmetriebrechung in subatomarer Physik" geht. Die andere Hälfte erhalten die Japaner Makoto Kobayashi von der High Energy Accelerator Research Organization (KEK) in Tsukuba und Toshihide Maskawa vom Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP) der Kyoto University "für die Entdeckung der Ursprünge der gebrochenen Symmetrie, die die Existenz von mindestens drei Familien von Quarks in der Natur vorhersagt". Damit werden drei Wissenschaftler für fundamentale Erkenntnisse in der Teilchenphysik ausgezeichnet, die das Verständnis der Natur entscheidend verbessert haben.
Pressekonferenz zur Verkündung der Preisträger des Nobelpreises für Chemie 2008
 Der diesjährige Nobelpreis für Chemie wurde zu je einem Drittel an die Biologen Osamu Shimomura, Martin Chalfie und Roger Tsien für die Entdeckung und Erforschung des grün fluoreszierenden Proteins GFP vergeben. Die Königlich-Schwedische Wissenschaftsakademie gab die diesjährigen Gewinner des Chemie-Nobelpreises am Mittwoch, den 8. Oktober bekannt.

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Das unter UV- oder blauem Licht hellgrün leuchtende Protein GFP wurde erstmals im Jahre 1962 von Osamu Shimomura, Marine Biological Laboratory in Woods Hole (USA), in der Qualle Aequorea victoria entdeckt und isoliert und gehört seitdem zu den wichtigsten Werkzeugen der Biowissenschaften. Martin Chalfie von der Columbia University in New York entwickelte das erste gentechnische Verfahren für den Einsatz von GFP als Farbmarker. Roger Tsien von der University of California in San Diego klärte anschließend die chemische Struktur von GFP und die chemisch-physikalischen Grundlagen des Fluoreszierens auf.

Das GFP wird an andere Proteine gekoppelt, indem sein Genbauplan neben das Gen des Zielproteins eingeschleust wird. Leuchten dann die zu untersuchenden Zellen unter UV-Licht hellgrün, so zeigt das, dass beide Proteine hergestellt wurden. So lassen sich beispielsweise die Entwicklung von Nervenzellen im Gehirn, das Wachsen von Tumorzellen, die Ausbreitung von Krebszellen oder die Entwicklung der Alzheimer-Krankheit besser beobachten. Auch das Studieren von Insulin produzierenden Betazellen in einem Embryo ist eine Anwendung der Entdeckung. GFP ist ein kleines, zylinderförmiges Eiweißmolekül aus 238 Bausteinen, so genannten Aminosäuren. Dass das Protein überhaupt leuchten kann, liegt an einem so genannten Chromophor, einer chemischen Verbindung, die durch Licht einer bestimmten Wellenlänge angeregt wird, dessen Energie absorbiert und das Licht anschließend in einer anderen Wellenlänge wieder abstrahlt.