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La prote�na verde fluorescente ha existido durante m�s de 160 millones de a�os en los foto�rganos de una especie de medusa, Aequorea victoria, y es en parte responsable de su bioluminiscencia. Los organismos bioluminiscentes son capaces de emitir luz transformando energ�a qu�mica en lum�nica, como las luci�rnagas, o bien mediante fluorescencia, absorbiendo luz de un determinado color (longitud de onda) y liberando la energ�a absorbida en forma de luz de una longitud de onda mayor. La primera descripci�n de un organismo bioluminiscente data de muy antiguo y se debe a Cayo Plinio Segundo el Viejo (23-79 DC), quien describi� en su Historia Natural la existencia de unas medusas en la bah�a de N�poles que resplandec�an con una tonalidad verdosa al ser expuestas a la luz solar. Plinio desarroll� una t�cnica para decorar cer�mica empleando triturados de estos animales.

Unos cuantos siglos despu�s, en el verano del 1961, el cient�fico japon�s Osamu Shimomura se dedic� a exprimir m�s de 10.000 ejemplares de Aequoria para aislar la sustancia responsable de la bioluminiscencia de esta medusa. Sus estudios, galardonados este a�o con el Nobel de Qu�mica, condujeron a la identificaci�n de la prote�na que emit�a fluorescencia verde (GFP, siglas en ingl�s) al ser iluminada con luz azul.

Shimomura caracteriz� posteriormente la porci�n de la prote�na (fluor�foro) que le confiere la capacidad de absorber y emitir luz y demostr� que, a diferencia de otras prote�nas bioluminiscentes, la GFP no requiere ning�n aditivo para fluorescer. Esta singular propiedad es uno de los factores que ha hecho que la GFP pasara de ser una curiosidad cient�fica a convertirse en una poderosa herramienta extensamente utilizada en Biolog�a.

Martin Chalfie (EE UU), el segundo galardonado con el Nobel, demostr� que el gen de la GFP, el fragmento de ADN del genoma de la medusa que contiene el c�digo para su bios�ntesis, pod�a ser introducido en otros organismos vivos, unicelulares como la bacteria intestinal Escherichia coli o multicelulares como el gusano Caenorhabditis elegans, conduciendo a la expresi�n de una prote�na que conservaba la fluorescencia. Este descubrimiento abri� las puertas a la utilizaci�n de la GFP como marcador tanto de c�lulas individuales como de organismos enteros.

En fechas m�s recientes se han generado numerosos animales transg�nicos, desde ratones a cerdos pasando por conejos, gatos y peces, que expresan prote�nas fluorescentes y que tienen aplicaciones muy diversas en investigaci�n biom�dica y biotecnol�gica o incluso como ex�ticos animales de compa��a. As�, por ejemplo, el marcaje con prote�nas fluorescentes permite visualizar de forma no invasiva la evoluci�n de tumores en animales de experimentaci�n, simplemente observando la fluorescencia que emiten las c�lulas cancerosas al iluminar los animales vivos con luz del color adecuado.

La observaci�n del crecimiento de bacterias pat�genas, del desarrollo de circuitos neuronales o de la enfermedad de alzh�imer, la detecci�n de contaminaci�n por metales pesados o la lucha contra la malaria son ejemplos de los muchos estudios que han visto luz verde gracias a la GFP.

El tercer laureado, Roger Y. Tsien (estadounidense), describi� c�mo se forma espont�neamente el fluor�foro de la GFP y contribuy� a la determinaci�n de su estructura tridimensional, una curiosa forma cil�ndrica semejante a una lata de refresco, con el fluor�foro situado en su interior. Esto permiti� al laboratorio de Tsien dise�ar variantes de la GFP y de otras prote�nas fluorescentes, tambi�n aisladas de organismos marinos, que brillan con mayor intensidad y que cubren una extensa gama de colores. Su mayor contribuci�n ha sido generar y poner a disposici�n de la comunidad cient�fica un gran n�mero de prote�nas fluorescentes que emiten luz en pr�cticamente todos los colores del arco iris.

Si facilitar la observaci�n de c�lulas individuales supone un gran logro, la utilizaci�n de prote�nas fluorescentes ha permitido a los investigadores ir mucho m�s all� y les ha capacitado para analizar procesos que ocurren en el interior celular. Las reacciones qu�micas que sustentan la vida est�n reguladas por enzimas, unas prote�nas que controlan cu�ndo y d�nde en la c�lula tiene lugar una determinada reacci�n. Otras prote�nas tienen papeles estructurales y son responsables de la integridad y movimiento celulares, mientras que otras son esenciales en procesos de reconocimiento molecular y celular, los cuales permiten, por ejemplo, establecer la necesaria comunicaci�n entre las c�lulas que componen un �rgano o la respuesta a est�mulos extracelulares como neurotransmisores u hormonas. Para entender el funcionamiento de la c�lula es imprescindible conocer d�nde se localizan las prote�nas implicadas en estos procesos y c�mo interaccionan entre ellas.

El problema es enorme, ya que en el interior celular coexisten centenares de miles de prote�nas diferentes y su peque�o tama�o hace que la observaci�n directa sea imposible, ni con el microscopio m�s potente. Con t�cnicas de ADN recombinante, al alcance de cualquier laboratorio bioqu�mico, se puede unir el gen de la GFP al gen de la prote�na que se desee, de tal forma que la c�lula que incorpore esta construcci�n expresar� una prote�na en la que se ha a�adido la GFP a su secuencia original.

La prote�na marcada es ahora f�cilmente distinguible, como un ciclista equipado con los reglamentarios elementos reflectantes, y mediante la simple iluminaci�n con la luz adecuada se puede observar en el microscopio su localizaci�n o tr�fico intracelular. Por otro lado, la posibilidad de etiquetar a la vez prote�nas diferentes con colores distintos permite tambi�n analizar d�nde, cu�ndo y bajo qu� est�mulos interaccionan. Adem�s de la inherente simplicidad de esta tecnolog�a, lo que la convierte en realmente revolucionaria es que, a diferencia de otros m�todos que deben emplear c�lulas muertas, el marcaje con prote�nas fluorescentes permite realizar estos an�lisis a tiempo real y en c�lulas vivas.

Cuando Shimomura inici� el estudio de organismos marinos bioluminiscentes, tan s�lo pretend�a entender qu� es lo que les hac�a emitir luz. Sin embargo, sus trabajos y los que siguieron constituyen un ejemplo m�s de c�mo la investigaci�n b�sica puede conducir, a veces de forma inesperada, a una verdadera revoluci�n cient�fica.

Joan C. Ferrer es profesor de la Universidad de Barcelona (Departamento de Bioqu�mica y Biolog�a Molecular).