Nicht zuletzt durch die Vergabe des Nobelpreises 2008 in Chemie an Osamu Shimomura, Martin Chalfie und Roger Tsien für die Entdeckung und Weiterentwicklung des GFP wurde die große Errungenschaft dieser Entdeckung sichtbar gemacht. Durch die Etablierung der Anwendung dieses Proteins wurde der Biologie ein großartiges Werkzeug in die Hand gegeben, Gene in vivo sichtbar zu machen und die Expressionsmuster jeglicher Gene zu analysieren.

Osamu Shimomura arbeitete 1960 in Princeton an der Lumineszenz der Qualle Aequorea victoria. Er fand heraus, dass diese Quallenart ein intensiv grünes Leuchten in den Fotoorganen am Rand erzeugen kann. Sein Interesse bestand darin, die Hintergründe dieses Leuchtens zu analysieren. n seinen weiteren Studien erkannte Shimomura, dass die Qualle zum Leuchten Kalziumionen in die Fotoorgane pumpte. Diese Kalziumionen binden daraufhin an ein bestimmtes Protein, welches er Aequorin nannte. Aequorin emmitiert blaues Licht wenn Kalzium gebunden ist. Weiterhin fand er heraus, dass das blaue Licht ein weiteres Protein anregen kann welches intensiv grün leuchtet. Dies war die Entdeckung des GFP.

Die Verwendung des GPF als Markermolekül geht auf einen weiteren Wissenschaftler namens Douglas Prasher zurück. Prasher hatte die großartige Idee, dieses grün fluoreszierende Protein einfach an ein anderes Protein wie Hämoglobin zu hängen um dieses so im Organismus sichtbar zu machen. Zuvor musste Prasher jedoch noch die Aminosäuresequenz des GFP herausfinden. Dies gelang ihm im Jahre 1992 und er publizierte seine Ergebnisse in der Zeitschrift „Gene“ mit der Aminosäuresequenz:

MSKGEELFTGVVPVLVELDGDVNGQKFSVSGEGEGDATYGKLTLNFICT
TGKLPVPWPTLVTTFSYGVQCFSRYPDHMKQHDFFKSAMPEGYVQERTI
FYKDDGNYKTRAEVKFEGDTLVNRIELKGIDFKEDGNILGHKMEYNYNS
HNVYIMGDKPKNGIKVNFKIRHNIKDGSVQLADHYQQNTPIGDGPVLLP
DNHYLSTQSALSKDPNEKRDHMILLEFVTAARITHGMDELYK

Prasher kannte nun zwar die Aminosäuresequenz des GFP, allerdings wurde seine Forschung nicht weiter finanziert und ihm war es somit nicht möglich das GFP in einem Organismus exprimiert zu publizieren.

Von diesen Umständen profitierte Martin Chalfie, welcher ebenfalls einen Nobelpreis bekam. Nach der Veröffentlichung schickte Prasher Chalfie eine Probe des GFP. In Chalfies Labor konnte wurde nun zum ersten Mal GFP erfolgreich in E. coli exprimiert welches, durch blaues Licht angeregt, grün fluoreszieren konnte. Diese Ergebnisse publizierten Chalfie und seine Mitarbeiter in „Science“.

Mit diesen Ergebnissen war der Grundstein für die Etablierung des GFP in der Molekularbiologie gelegt.

Im Gegensatz zu den bisherigen Markern gibt es vor allem drei Eigenschaften des GFP, welche es als guten molekularbiologischen Marker auszeichnen.

1. Das GFP braucht keine weiteren Co-Faktoren zur Erzeugung der Biolumineszenz, wie etwa das Aequorin Calcium benötigt um blaues Licht zu emittieren.
2. GFP ist ein verhältnismäßig kleines Protein (~26,9 kDa), somit werden die grundlegenden Eigenschaften des angehängten Proteins kaum behindert und die Proteine können in den Zellen verfolgt werden.
3. GFP ist leicht in der Zelle zu detektieren, da es mit ultraviolettem oder blauem Licht angeregt werden kann.

Das GFP ist aus 238 Aminosäuren aufgebaut welche in 11 ß-Faltblattstrukturen angeordnet. Sie sind wie eine Art Fass zusammenlegt und bilden in der Mitte autokatalytisch ein Fluorophor. Dieser Fluorophor ist der eigentliche Grund warum das GFP leuchtet. Es wird aus den drei aufeinanderfolgenden Aminosäuren Ser 65-Tyr 66-Gly 67 gebildet und posttranslationell so verändert, dass ein cyclisches System aus konjugierten Doppelbindungen entsteht. Der so gebildete Fluorophor leuchtet, durch die Anregung mit blauem oder ultraviolettem Licht, grün.

In den letzten Jahren wurde viel an der Struktur des GFP gearbeitet. So fand zum Beispiel Sergey A. Lukayanov in Korallen ein GFP-artiges Molekül welches rot leuchtet. Roger Tsien, welcher an der Struktur des GFP forschte, gelang es durch gezielte Mutationen ein gesamtes Farbspektrum an fluoreszierenden Proteinen herzustellen.
Des Weiteren konnte Tsien die Intensität und Anregbarkeit des Moleküls verbessern. Durch diese Farbvariationen ist es nun auch möglich verschiedene Gene zur selben Zeit zu beobachten.

Wie vorher beschrieben kann das GFP an ein Protein angehängt werden um dessen Expression und Transport in der Zelle zu analysieren. Außerdem ist es auch möglich, die Sequenz des GFP direkt hinter einen Promoter zu setzten um zu sehen wo das Protein normalerweise exprimiert wird. Somit können schnell und einfach die Expressionsmuster analysiert werden.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des GFP ist die Visualisierung von Zellkompartimenten. Hierfür wird eine Signalpeptidsequenz an das GFP gekoppelt welche das Protein dazu bringt in ein bestimmtes Kompartiment der Zelle transportiert zu werden. Durch den Transport in ein bestimmtes Kompartiment können bestimmte Organellen sichtbar und eventuelle Veränderungen der Kompartimente sichtbar gemacht werden.