La optogenética se basa en las propiedades ópticas de ciertas proteínas. Una de las moléculas que más ha influido en el desarrollo de esta técnica ha sido la proteína verde fluorescente (PVF), pigmento responsable de la bioluminiscencia en la medusa Aequorea victoria. Las aplicaciones de este pigmento (protagonistas del premio Nobel de química de este año) nacieron cuando se descubrió que la transferencia a otros organismos del gen de la PVF producía la expresión de otra proteína que conservaba la fluorescencia. El hallazgo abrió las puertas al uso de la PVF a modo de biomarcador: se ha aplicado a la visualización no invasiva de la evolución de tumores, a la observación del crecimiento de bacterias patógenas y del desarrollo de circuitos neuronales, a la detección de contaminación por metales pesados, etcétera.

¿Cuál es el mecanismo que subyace bajo tan eficiente proceso de fluorescencia? Estructura y actividad se encuentran especialmente entrelazadas en el funcionamiento de la PVF. Al asomarnos a su interior, descubrimos una maquinaria fascinante y de suma complejidad.

Para que tenga lugar la fluorescencia, una estructura fotosensible (cromóforo) debe primero absorber radiación, normalmente en el espectro visible o en el ultravioleta cercano. Si esa energía absorbida se disipa rápidamente al medio, se produce una desactivación sin fluorescencia. Si, en cambio, la desactivación no se produce inmediatamente después de la absorción, el cromóforo se relaja posteriormente mediante la emisión de un fotón de frecuencia inferior a la absorbida. Este segundo fenómeno, que ocurre en la escala de tiempo de los picosegundos (un picosegundo equivale a 10^-12 segundos), corresponde a la fluorescencia.