Луцифераза

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Луцифераза при светулка
Firefly Luciferase Crystal Structure.rsh.png
Структура на луцифераза от вида Photinus pyralis.
Обща информация
Символ Firefly luciferase
PDB 1LCI , More structures
UniProt P08659
Други
Класификация на ензими 1.13.12.7
Бактериална луцифераза, монооксигеназно семейство
Идентификатори
Символ Bac_luciferase
Pfam PF00296
InterPro IPR016048
PROSITE PDOC00397
SCOP 1nfp
SUPERFAMILY 1nfp
Луцифераза от динофлагелати, каталитичен домен
PDB 1vpr EBI.jpg
Кристална структура на каталитичен домен на луцифераза от динофлагелата Lingulodinium polyedrum
Идентификатори
Символ Luciferase_cat
Pfam PF10285
InterPro IPR018804
Луцифераза от динофлагелати/N-терминален домен
Идентификатори
Символ Luciferase_N
Pfam PF05295
InterPro IPR007959
Луцифераза от динофлагелати "helical bundle" демен
PDB 1vpr EBI.jpg
Кристална структура на домен на луцифераза от динофлагелата Lingulodinium polyedrum
Идентификатори
Символ Luciferase_3H
Pfam PF10284
InterPro IPR018475

Луцифераза е общ термин за клас ензими оксигенази, участващи в биолуминесценцията и различни от фотопротеин. Името произлиза от Луцифер, в основата на която означава „носещ светлина“. Тишичен пример е луциферазата (ЕС 1.13.12.7) от светулка Photinus pyralis.[1] „Луцифераза“ като лабораторен реагент често се отнася до Р. pyralis луцифераза, въпреки че рекомбинантни луциферази от няколко други видове светулки са също се ползват в лабораторната практика.

Механизъм на действие[редактиране | edit source]

Химическата реакция, катализирана от луцифераза се провежда в два етапа :

луциферин + ATP → луцуферил аденилат + PPi

луцуферил аденилат + O2 → оксилуциферин + AMP + светлина

Светлина се излъчва, защото при реакцията се получва оксилуциферин в електронно възбудено състояние. Отделя се светлинен фотон връщането на оксилуциферин към основното състояние.

Луциферил аденилат може допълнително да участват в странична реакция с кислород, при което се образува водороден пероксид и дехидролуциферил-AMP . Около 20% от междинния аденилат ауциферил се окислява в този път .[2]

Реакцията се катализира от бактериална луцифераза е окислителен процес :

FMNH2 + O2 + RCHO → FMN + RCOOH + H2O + светлина

В тази реакцията, редуцираният флавин мононуклеотид (ФМН,FMN) окислява алифатен алдехид с дълга верига до алифатна карбоксилна киселина. Реакцията дава възбуден междинен хидроксифлавин, който се дехидратира до флавин мононуклеотид емититайки синьо-зелена светлина.[3]

Почти цялата енергия в реакцията се превръща в светлина. Реакцията е 80%[4] до 90%[5] ефективна. Като сравнение, електрическата крушка конвертира само около 10% от своята енергия в светлина.

Луциферазата от светулка генерира светлина от луциферин в многоетапен процес. Първо, D-луциферин се редуцира от MgATP до луциферил аденилат и пирофосфат. След активиране на АТР, луциферил аденилатът се окислява с молекулен кислород (O2), като се образува диоксетнонов пръстен. Реакция на декарбоксилиране образува възбудено състояние на оксилуциферин, които таумеризира между кето-енолна формата. Накрая се излъчва светлина като оксилуциферин се връща към основното състояние.[6]

Източници[редактиране | edit source]

  1. Gould SJ, Subramani S. Firefly luciferase as a tool in molecular and cell biology. // Anal. Biochem. 175 (1). November 1988. DOI:10.1016/0003-2697(88)90353-3. с. 5–13.
  2. Fraga H, Fernandes D, Novotny J, Fontes R, Esteves da Silva JC. Firefly luciferase produces hydrogen peroxide as a coproduct in dehydroluciferyl adenylate formation. // Chembiochem 7 (6). June 2006. DOI:10.1002/cbic.200500443. с. 929–35.
  3. Fisher AJ, Thompson TB, Thoden JB, Baldwin TO, Rayment I. The 1.5-A resolution crystal structure of bacterial luciferase in low salt conditions. // J. Biol. Chem. 271 (36). September 1996. с. 21956–68.
  4. Elizabeth Wilson. What's That Stuff?. // Chemical and Engineering News 77 (3). Jan 18, 1999. с. 65.
  5. Vanessa Knivett. Lighting the way. // EE times. 2009.
  6. Baldwin TO. Firefly luciferase: the structure is known, but the mystery remains. // Structure 4 (3). March 1996. DOI:10.1016/S0969-2126(96)00026-3. с. 223–8.