Lusiferaasi

Lusiferaasi  on yleinen termi oksidatiivisille entsyymeille , jotka katalysoivat reaktiota, johon liittyy valon emissio, bioluminesenssi . Tunnetuin on tulikärpäsen lusiferaasi ( EC 1.13.12.7 ), erityisesti tulikärpäsen Photinus pyralis [1] . Biologiassa lusiferaasia käytetään laajalti laboratorioreagenssina, yleensä tästä lajista. Entsyymin nimi, samoin kuin sen substraatti lusiferiini , tulee sanasta Lucifer ("valonkantaja").

Reaktio

Luminesoivissa reaktioissa valoa syntyy lusiferiinin hapettuessa. Yleinen näkemys käynnissä olevasta reaktiosta:

люциферин + O<sub>2</sub> → оксилюциферин + свет

Tyypillisesti reaktiotuote on C02 . Ilman lusiferaasia lusiferiinin ja hapen välinen reaktionopeus on erittäin alhainen, mutta entsyymi kiihdyttää ( katalysoi ) sitä suuresti. Joissakin tapauksissa entsymaattinen reaktio vaatii kalsiumia tai ATP :tä kofaktorina [2] .

Tulikärpäsen lusiferaasin katalysoima reaktio etenee kahdessa vaiheessa:

  1. люциферин + [[АТФ]] → люцифериладенилат + [[Пирофосфат|PP<sub>i</sub>]]
  2. люцифериладенилат + O<sub>2</sub> → оксилюциферин + [[АМФ]] + свет

Valoa syntyy, kun oksilusiferiini siirtyy virittyneestä tilasta perustilaan. Samanaikaisesti oksilusiferiini sitoutuu entsyymimolekyyliin, ja virittyneen oksilusiferiinin mikroympäristön hydrofobisuudesta riippuen säteilevä valo vaihtelee eri tulikärpäslajeissa keltaisenvihreästä (hydrofobisemman mikroympäristön kanssa) punaiseen (jossa on vähemmän hydrofobinen). Tosiasia on, että polaarisemmassa mikroympäristössä osa energiasta haihtuu. Eri tulikärpästen lusiferaasit tuottavat bioluminesenssia huipuilla 548-620 nm. Yleisesti ottaen reaktion energiatehokkuus on erittäin korkea: lähes kaikki reaktion energia muuttuu valoksi ilman lämpöä.

Sovellus

Lusiferaasia voidaan syntetisoida laboratorioissa eri tarkoituksiin. Lusiferaasia koodaavia geenejä käytetään laajalti geenitekniikassa : ne syntetisoidaan keinotekoisesti ja liitetään yksisoluisiin organismeihin ja solut transfektoidaan. Talohiiret, silkkiäistoukkien, perunat - tämä ei ole täydellinen luettelo organismeista, jotka on muunnettu tuottamaan tätä proteiinia.

Lusiferaasin katalysoimassa reaktiossa valoa säteilee vain, jos lusiferaasi on vuorovaikutuksessa tietyn lusiferiinisubstraatin kanssa. Fotonin emissio voidaan havaita erityisillä valoherkillä laitteilla, kuten fotometrillä tai modifioidulla optisella mikroskoopilla .

Biologisessa tutkimuksessa lusiferaasia koodaavia geenejä käytetään pääasiassa reportterigeeneinä . Niiden avulla on mahdollista arvioida transkriptioaktiivisuutta soluissa , jotka on transfektoitu geneettisillä rakenteilla, jotka sisältävät lusiferaasigeenin, joka on tutkittavan geenin promoottorin hallinnassa . Lusiferaasia voidaan käyttää myös solujen ATP -tason arvioimiseen , jolloin voit tarkistaa solun elinkelpoisuuden tai sen kinaasien toiminnan . Lisäksi proluminoivia molekyylejä, jotka muuttuvat lusiferiiniksi spesifisten entsyymien vaikutuksesta, voidaan käyttää entsymaattisen aktiivisuuden arvioimiseen linkitetyssä tai kaksivaiheisessa määrityksessä. Erityisesti tällaisia ​​substraatteja käytetään analysoimaan kaspaasien ja sytokromi P450 :n aktiivisuutta .

Koko kehon tomografia (in vivo tomografia tai satunnaisesti ex vivo tomografia) on kätevä tekniikka, jonka avulla voidaan tutkia solupopulaatioita elävissä eläimissä, kuten hiirissä. Eri solutyyppejä (esim. luuytimen kantasoluja , T-soluja ) voidaan muunnella geneettisesti syntetisoimaan lusiferaaseja, jolloin ne voidaan visualisoida ei-invasiivisesti elävien eläinten sisällä käyttämällä erittäin herkkiä varauskytkettyjä laitteita ( CCD-sarjat ). Tätä tekniikkaa käytetään onkogeneesin ja syöpälääkkeiden tehokkuuden tutkimiseen mallieläimillä. Ympäristötekijät ja terapeuttiset interventiot voivat kuitenkin aiheuttaa merkittäviä eroja kasvaimen kehittymisen ja bioluminesenssin intensiteetin välillä johtuen proliferatiivisen aktiivisuuden muutoksista. Signaalin intensiteetti in vivo -tomografian aikana riippuu useista tekijöistä, kuten D-lusiferiinin imeytymisestä vatsaonteloon ja vereen, solukalvojen läpäisevyydestä, kofaktorien saatavuudesta , pH:sta solun sisällä. .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Gould SJ, Subramani S. Firefly lusiferaasi työkaluna molekyyli- ja solubiologiassa   // Anal . Biochem. : päiväkirja. - 1988. - marraskuu ( nide 175 , nro 1 ). - s. 5-13 . - doi : 10.1016/0003-2697(88)90353-3 . — PMID 3072883 .
  2. ↑ EC 1.13.12.5 (linkki ei saatavilla) . IUBMB-entsyyminimikkeistö . Kansainvälisen biokemian ja molekyylibiologian liiton nimikkeistökomitea (NC-IUBMB). Haettu 2. lokakuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 5. huhtikuuta 2012. 

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat