1. GFP 형광단백질을 expression vector에 cloning할 수 있다.

2. GFP 형광당백질을 발현, 정제할 수 있다.

3. GFP 형광단백질을 실험동물에 발현하여 관찰할 수 있다.

4. GFP 형광단백질의 다양한 variant들을 DNA/RNA/단백질 sequence 상 확인할 수 있다.

2008년 노벨 화학상을 수상한 일본의 Osamu Shimomura 교수님은 평면해파리 Aequorea에서 형광단백질 (green fluorescent protein, GFP)을 동정한 공로를 인정받았다. Shimomura 교수님은 워싱턴주 시애틀시에 있는 Friday Harbour Laboratory에서 해파리를 채집하여 형광물질 분리를 시작하였다. 당시 Shimomura 교수님은 해파리의 형광물질을 분리하기 전, 반딧불이의 루시페린을 분리하는 실험을 수행하였고 이를 바탕으로 해파리에서 형광물질을 띄는 물질이 단백질임을 알고 있었으며 이후 GFP 단백질의 크리스탈 구조 분석 및 cDNA cloning에 성공하였다 (그림1). 이러한 발견은 이후 Martin Chalfie 교수님, Roger Tsien 교수님의 추가 연구를 통하여 다양한 생명현상 시각화에 응용되었으며 (그림 2), 현재 GFP 형광단백질은 생명과학 연구의 시각화 방법의 최전선을 이루는 방법으로 활용되고 있다.

본 수업에서는 Shimomura 교수님의 발자취를 따라 GFP 형광단백질의 DNA를 cloning 하고 단백질을 분리/정제하여 동물에서 도입 후 발현시키는 일련의 여정을 함께 할 것이며 이를 통하여 하나의 작은 발견으로 노벨상을 이룩할 만한 업적을 남기기까지의 과정에서 Shimomura 교수님이 마주쳤던 과학적 문제들을 함께 풀어갈 것이다. 

그림 1 평면해파리 Aequorea aequorea의 자연발광 (day light at sea)

그림 2 2008년 노벨 화학상 수상자