新近研究發現，某些突變的 GFP 能夠發生熒光共振能量轉移 (fluorescence resonance energy transfer,FRET）。FRET 是一種從熒光分子的激發狀態到臨近基態接受分子之間量子力學能量轉移的現象。FRET 發生的前提條件是，熒光接受分子必須在熒光提供分子釋放態所具有的波長范圍內接受能量。如果供應分子和接受分子相互定位在幾個納米之內，則非常利于 FRET 的產生。因為 FRET 對于兩個熒光分子相互間的定位和距離高度敏感 （在納米范圍內）。
兩個分子間微小的線性或空間定位關系的破壞可以強烈地改變能量轉移的效率。由于 FRET 能量轉移并非是 100 % 的效率，一個實用而有效的檢測 FRET 的方法是，僅僅激發熒光供應分子，然后計算供應分子對于接受分子熒光釋放的比率。比值的變化是一個理想的觀測細胞動態變化的指標。因為它消除了 GFP 分子在絕對濃度、細胞的厚度、激發源的能量度以及檢測的絕對效率等的影響。利用 FRET 可以作成 GFP 依賴的生物探針，現已有研究人員設計大分子或分子配對物來改變 GFP 之間原有生理信號反應的 FRET。
研究發現可以通過調節 GFP 來改變 FRET。把一個釋放藍色熒光的 GFP 融合到一個綠色熒光 GFP 突變體上，并在它們之間介入一個蛋白酶敏感的間隔子,這兩個 GFP 恰好可以發生 FRET，當加入蛋白酶時，間隔子被切除，兩個 GFP 之間的距離發生彌散性改變，FRET 被完全阻斷。該實驗提示我們，可以通過偶聯 GFP 到適當的轉錄因子、跨膜受體、細胞間信號轉導指示分子，來動態觀測活細胞的生理功能。
在上述實驗基礎上，研究人員開始設計 FRET 依賴的 Ca 2+ 敏感指示劑，其設計原理是，鈣調蛋白 (CaM) 通過肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK) 結合到 CaM 結合區。藍色熒光蛋白和綠色熒光蛋白通過 CaM 和 MLCK 區域融合在一起，當 Ca 2 + 增多時，形成更多的 Ca 2+ -CaM 復合物，并從 MLCK 結合到 CaM 結合區域。該實驗發現，通過改變兩個 GFP 之間的距離，可以增加 FRET。另有一些研究人員，并沒有把兩個 GFP 融合在一個單一結構中，而是把一個 GFP 融合到 CaM 上，另一個 GFP 融合到 CaM 結合區域。結果發現，當 Ca 2+ 結合到 CaM 上，出現分子間異源二聚體，兩個 GFP 足夠接近而產生 FRET。這個實驗提示了一個非常重要的現象，即 FRET 不僅可以在分子內發生，而且還可以在分子間發生。
最近，有學者用 GFP 依賴的生物傳感器測量活細胞內生化動力學，通過利用帶有 GFP 標記的蛋白激酶 A 轉染細胞，觀測有關 cAMP 的動態熒光變化。通過融合藍色熒光 GFP 到調節亞單位或融合綠色熒光 GFP 到 PKA 的催化亞單位，設計出了 cAMP 傳感器。當 cAMP 濃度很低時，兩個熒光分子距離很近，并出現 FRET，如果增加 cAMP 濃度，發生 FRET 的可能性急劇下降。利用該方法，可以檢測出 cAMP 的動態變化,并開創了在整體條件下，研究 cAMP 調節信號轉導途徑的新方法。
GFP 的結構雖然具有高度完整性，但是實驗中發現，在 GFP 中某些確定的位置，插入外源基因，完全沒有喪失其熒光性。當把 CaM 插入黃色熒光 GFP 突變體中，得到 Ca 2+ 傳感器，當 Ca 2+ 結合到 CaM 上，導致生色團去質子化，使熒光強度增加 7 倍。當在黃色熒光 GFP 中插入一個 Zif268 鋅指結構，可以得到傳導 Zn 2+ 的 GFP，結果發現熒光少量增加，為改變前的 1.7 倍，K d 值約 0. 4mmol。插入外源基因致使 GFP 熒光敏感性增強的現象，提供了一個獲取永久編碼傳感器去監測細胞信號轉導的新路徑。