Люциферин (от лат. lucifer 'носитель света') - это общее название для светоизлучающего соединения, обнаруженного в организмах, которые генерируют биолюминесценцию . Люциферины обычно подвергаются ферментативной реакции с молекулярным кислородом . Результирующее преобразование, которое обычно включает разрыв молекулярного фрагмента, производит возбужденное промежуточное состояние, которое излучает свет при распаде до своего основного состояния . Термин может относиться к молекулам, которые являются субстратами как для люцифераз , так и для фотопротеинов . [1]
Люциферины — это класс низкомолекулярных субстратов , которые реагируют с кислородом в присутствии люциферазы ( фермента) с высвобождением энергии в форме света . Неизвестно, сколько существует типов люциферинов, но некоторые из наиболее изученных соединений перечислены ниже.
Из-за химического разнообразия люциферинов не существует четкого единого механизма действия, за исключением того, что всем им необходим молекулярный кислород [2] . Разнообразие люциферинов и люцифераз, их разнообразные механизмы реакции и разбросанное филогенетическое распределение указывают на то, что многие из них возникли независимо в ходе эволюции. [2]
Люциферин светлячков — это люциферин, обнаруженный во многих видах Lampyridae , таких как P. pyralis . Он является субстратом люцифераз жуков ( EC 1.13.12.7), ответственных за характерное желтое свечение светлячков, хотя может перекрестно реагировать с образованием света с соответствующими ферментами несветящихся видов. [3] Химия необычна, так как для свечения требуется аденозинтрифосфат (АТФ) в дополнение к молекулярному кислороду . [4]
Люциферин Latia, с точки зрения химии, представляет собой ( E )-2-метил-4-(2,6,6-триметил-1-циклогекс-1-ил)-1-бутен-1-ол формиат и получен из пресноводной улитки Latia neritoides . [5]
Бактериальный люциферин представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из флавинмононуклеотида и жирного альдегида, обнаруженного в биолюминесцентных бактериях . [6]
Целентеразин обнаружен в радиоляриях , гребневиках , книдариях , кальмарах , офиурах , веслоногих , щетинкочелюстных , рыбах и креветках. Это простетическая группа в белке экворине, ответственном за излучение синего света. [7]
Люциферин динофлагеллятов является производным хлорофилла (т. е. тетрапирролом ) и встречается у некоторых динофлагеллятов , которые часто ответственны за явление ночных светящихся волн (исторически это называлось фосфоресценцией , но это вводящий в заблуждение термин). Очень похожий тип люциферина встречается у некоторых видов креветок-эуфаузиид . [8]
Варгулин обнаружен в некоторых остракодах и глубоководных рыбах , а именно в Poricthys . Как и соединение целентеразин, он является имидазопиразиноном и испускает в основном синий свет у животных.
Foxfire — это биолюминесценция, создаваемая некоторыми видами грибов, присутствующих в гниющей древесине. Хотя в царстве грибов может быть несколько различных люциферинов , было установлено, что 3- гидроксигиспидин является люциферином в плодовых телах нескольких видов грибов, включая Neonothopanus nambi , Omphalotus olearius , Omphalotus nidiformis и Panellus stipticus . [9]
Люциферин широко используется в науке и медицине как метод визуализации in vivo , используя живые организмы для неинвазивного обнаружения изображений и в молекулярной визуализации. Реакция между субстратом люциферина в паре с рецепторным ферментом люциферазой производит каталитическую реакцию, генерирующую биолюминесценцию. [10] Эта реакция и производимая люминесценция полезны для визуализации, такой как обнаружение опухолей от рака или способны измерять экспрессию генов .