Luciferaza

Luciferaza

Luciferaza[1] je ime za vrsto proteinskih encimov, ki sodelujejo pri reakcijah bioluminiscence v različnih živih bitjih. Običajno se to ime uporablja za encim v kresničkah (Photinus Pyralis). Ime je izpeljanka iz latinskih besed lucem ferre, kar pomeni prinašalec luči.

Različne variacije tega encima se nahajajo v družini kresničk in hroščev, v gobah (kot je Omphalotus Olearius[2]) in veliko morskih organizmih (meduze, sipe, globokomorske ribe, mikroorganizmi). Razvili so se neodvisno in se razlikujejo po sestavi, substratih in valovni dolžini emitirane svetlobe. Prvo reakcijo luciferin-luciferaza je izvedel francoz Horace Raphael Dubois leta 1885. Iz svetilnih organov hroščev iz roda Pyrophorus je posebej ekstrahiral encim v hladnem, in substrat v vročem, kjer je encim uničen. Ta dva ekstrakta je nato zmešal, in opazoval svetlobo, ki se je pri tem sproščala. Encim in pripadajoč substrat je tudi poimenoval. Gen za ta encim so že vgradili v genski zapis raznih višjih organizmov, kot sta miš, zajec in krompir. Encim se da pripeti na določene molekule (na primer protitelesa), in z emitirano svetlobo spremljati njihov položaj. Uporablja se tudi za merjenje koncentracije ATP v vzorcih, na podoben način pa se uporablja tudi za detekcijo sledov krvi v forenziki.

Luciferaza kresničk

Pri reakciji bioluminiscence kot kofaktorja nastopata ATP in magnezijev ion, substrat pa je luciferin. Optimalna temperatura za delovanje encima iz kresničk je 23-25°C, optimalen pH 7.8, molska masa encima pa med 60000 in 62000 Daltoni. Pri bakterijah molska masa znaša okoli 80000 Daltonov, optimalen pH pa je večinoma pod 7. Encim v prisotnosti ATP in magnezijevega iona katalizira oksidacijo luciferina do hidroperoksidnega intermediata, ki nato ciklizira in pri dekarboksilaciji odda svetlobo. Reakcija ima zelo dober izkoristek, saj je skoraj vsa energija sproščena v obliki svetlobe. Že zelo majhna sprememba proteinskega encima luciferaze (en aminokislinski ostanek) se odraža na spremembi valovne dolžine emitirane svetlobe, zato različne vrste kresničk, ki imajo majhne variacije v genskem zapisu za ta protein, oddajajo svetlobo različnih valovnih dolžin (552-582nm, med rumeno in zeleno barvo)

Viri

Worthington Biochemical Corporation - http://www.worthington-biochem.com/lu/default.html

Wapedia - http://wapedia.mobi/sl/Bioluminiscenca

Britannica - http://www.britannica.com/EBchecked/topic/350599/luciferase

Bioluminescence - Chemical Principles and Methods, Osamu Shimomura, World scientific Publishing - 2006