Люциферин

Люциферин (от латинского lucifer «носитель света») — это общий термин для обозначения светоизлучающего соединения , обнаруженного в организмах, генерирующих биолюминесценцию . Люциферины обычно подвергаются ферментативно -катализируемой реакции с молекулярным кислородом . В результате трансформации, которая обычно включает в себя отрыв молекулярного фрагмента, образуется промежуточное возбужденное состояние , которое излучает свет при распаде до основного состояния . Этот термин может относиться к молекулам, которые являются субстратами как для люцифераз , так и для фотопротеинов . ^{[ 1 ]}

Типы

Люциферины — это класс низкомолекулярных субстратов , которые реагируют с кислородом в присутствии люциферазы ( фермента) с выделением энергии в виде света . Неизвестно, сколько существует типов люциферинов, но некоторые из наиболее изученных соединений перечислены ниже.

Из-за химического разнообразия люциферинов не существует четкого объединяющего механизма действия, за исключением того, что всем им требуется молекулярный кислород. ^{[ 2 ]} Разнообразие люциферинов и люцифераз, разнообразие механизмов их реакции и разрозненное филогенетическое распространение указывают на то, что многие из них возникли независимо в ходе эволюции. ^{[ 2 ]}

Светлячок

Люциферин светлячков — это люциферин, обнаруженный у многих видов Lampyridae , таких как P.pyralis . Это субстрат люцифераз жуков ( EC 1.13.12.7), ответственный за характерное излучение желтого света светлячками, хотя он может перекрестно реагировать, производя свет, с соответствующими ферментами несветящихся видов. ^{[ 3 ]} Химия необычна, поскольку аденозинтрифосфат (АТФ) необходим для излучения света в дополнение к молекулярному кислороду . ^{[ 4 ]}

Улитка

Латиа-люциферин с химической точки зрения представляет собой ( E )-2-метил-4-(2,6,6-триметил-1-циклогекс-1-ил)-1-бутен-1-ол формиат и добывается из пресноводных источников. улитка Latia neritoides . ^{[ 5 ]}

Бактериальный

Бактериальный люциферин представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из флавинмононуклеотида и жирного альдегида, обнаруженного у биолюминесцентных бактерий . ^{[ 6 ]}

Целентеразин

Целентеразин содержится в радиоляриях , гребневиках , книдариях , кальмарах , хрупких звездах , веслоногих раках , щетогнатах , рыбах и креветках. Это простетическая группа белка экворина, отвечающая за излучение синего света. ^{[ 7 ]}

Динофлагеллята

Люциферин динофлагеллят является производным хлорофилла (т.е. тетрапирролом ) и встречается у некоторых динофлагеллят , которые часто ответственны за явление ночных светящихся волн (исторически это называлось фосфоресценцией , но это вводящий в заблуждение термин). Очень похожий тип люциферина обнаружен в некоторых видах креветок-эуфаузиид . ^{[ 8 ]}

Варгулин

Варгулин встречается у некоторых остракод и глубоководных рыб , в частности у Poricthys . Как и соединение целентеразин, оно представляет собой имидазопиразинон и излучает у животных преимущественно синий свет.

Грибы

Лисий огонь — это биолюминесценция, создаваемая некоторыми видами грибов, присутствующих в гниющей древесине. Хотя в царстве грибов может существовать множество 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 ]}

Использование в науке

Люциферин широко используется в науке и медицине в качестве метода in vivo визуализации , использования живых организмов для неинвазивного обнаружения изображений и молекулярной визуализации. Реакция между субстратом люциферина в паре с рецепторным ферментом люциферазой приводит к каталитической реакции, вызывающей биолюминесценцию. ^{[ 10 ]} Эта реакция и возникающая люминесценция полезны для визуализации, например, для обнаружения раковых опухолей или для измерения экспрессии генов .

Ссылки

^ Гастингс Дж.В. (1996). «Химия и цвета биолюминесцентных реакций: обзор». Джин . 173 (1 номер спецификации): 5–11. дои : 10.1016/0378-1119(95)00676-1 . ПМИД 8707056 .
^ Jump up to: ^а ^б Гастингс Дж.В. (1983). «Биологическое разнообразие, химические механизмы и эволюционное происхождение биолюминесцентных систем». Журнал молекулярной эволюции . 19 (5): 309–321. Бибкод : 1983JMolE..19..309H . дои : 10.1007/BF02101634 . ПМИД 6358519 . S2CID 875590 .
^ Вивиани В.Р., Бечара Э.Дж. (1996). «Экстракты жировых тел личинок Tenebrio molitor (Coleoptera: Tenebrionidae) катализируют D-люциферин- и АТФ-зависимую хемилюминесценцию светлячков: фермент, подобный люциферазе». Фотохимия и фотобиология . 63 (6): 713–718. дои : 10.1111/j.1751-1097.1996.tb09620.x . S2CID 83498776 .
^ Грин А., Макселрой В.Д. (октябрь 1956 г.). «Функция аденозинтрифосфата в активации люциферина». Архив биохимии и биофизики . 64 (2): 257–271. дои : 10.1016/0003-9861(56)90268-5 . ПМИД 13363432 .
^ ЕС 1.14.99.21 . ORENZA : база данных активности ORphan ENZyme, по состоянию на 27 ноября 2009 г.
^ Мэдден Д., Лидестен Б.М. (2001). «Бактериальное освещение» (PDF) . Объяснение бионауки . 1 (1).
^ Шимомура О, Джонсон Ф.Х. (апрель 1975 г.). «Химическая природа систем биолюминесценции кишечнополостных» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 72 (4): 1546–1549. Бибкод : 1975PNAS...72.1546S . дои : 10.1073/pnas.72.4.1546 . ПМЦ 432574 . ПМИД 236561 .
^ Данлэп Дж.К., Гастингс Дж.В., Шимомура О. (март 1980 г.). «Кроссреактивность между светоизлучающими системами отдаленно родственных организмов: новый тип светоизлучающих соединений» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (3): 1394–1397. Бибкод : 1980PNAS...77.1394D . дои : 10.1073/pnas.77.3.1394 . ПМЦ 348501 . ПМИД 16592787 .
^ Purtov KV, Petushkov VN, Baranov MS, Mineev KS, Rodionova NS, Kaskova ZM, et al. (July 2015). "The Chemical Basis of Fungal Bioluminescence". Angewandte Chemie . 54 (28): 8124–8128. doi : 10.1002/anie.201501779 . PMID 26094784 .
^ Бадр CE, Таннус BA (декабрь 2011 г.). «Биолюминесцентная визуализация: прогресс и применение» . Тенденции в биотехнологии . 29 (12): 624–633. дои : 10.1016/j.tibtech.2011.06.010 . ПМЦ 4314955 . ПМИД 21788092 .

Внешние ссылки

«Основные типы люциферина» . Веб-страница биолюминесценции . Калифорнийский университет, Санта-Барбара . 09.01.2009 . Проверено 6 марта 2009 г.

[pmid8707056-1] Гастингс Дж.В. (1996). «Химия и цвета биолюминесцентных реакций: обзор». Джин . 173 (1 номер спецификации): 5–11. дои : 10.1016/0378-1119(95)00676-1 . ПМИД 8707056 .

[pmid6358519-2] Jump up to: ^а ^б Гастингс Дж.В. (1983). «Биологическое разнообразие, химические механизмы и эволюционное происхождение биолюминесцентных систем». Журнал молекулярной эволюции . 19 (5): 309–321. Бибкод : 1983JMolE..19..309H . дои : 10.1007/BF02101634 . ПМИД 6358519 . S2CID 875590 .

[viviani1996-3] Вивиани В.Р., Бечара Э.Дж. (1996). «Экстракты жировых тел личинок Tenebrio molitor (Coleoptera: Tenebrionidae) катализируют D-люциферин- и АТФ-зависимую хемилюминесценцию светлячков: фермент, подобный люциферазе». Фотохимия и фотобиология . 63 (6): 713–718. дои : 10.1111/j.1751-1097.1996.tb09620.x . S2CID 83498776 .

[pmid13363432-4] Грин А., Макселрой В.Д. (октябрь 1956 г.). «Функция аденозинтрифосфата в активации люциферина». Архив биохимии и биофизики . 64 (2): 257–271. дои : 10.1016/0003-9861(56)90268-5 . ПМИД 13363432 .

[ORENZA-5] ЕС 1.14.99.21 . ORENZA : база данных активности ORphan ENZyme, по состоянию на 27 ноября 2009 г.

[6] Мэдден Д., Лидестен Б.М. (2001). «Бактериальное освещение» (PDF) . Объяснение бионауки . 1 (1).

[pmid236561-7] Шимомура О, Джонсон Ф.Х. (апрель 1975 г.). «Химическая природа систем биолюминесценции кишечнополостных» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 72 (4): 1546–1549. Бибкод : 1975PNAS...72.1546S . дои : 10.1073/pnas.72.4.1546 . ПМЦ 432574 . ПМИД 236561 .

[8] Данлэп Дж.К., Гастингс Дж.В., Шимомура О. (март 1980 г.). «Кроссреактивность между светоизлучающими системами отдаленно родственных организмов: новый тип светоизлучающих соединений» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (3): 1394–1397. Бибкод : 1980PNAS...77.1394D . дои : 10.1073/pnas.77.3.1394 . ПМЦ 348501 . ПМИД 16592787 .

[purtov2015-9] Purtov KV, Petushkov VN, Baranov MS, Mineev KS, Rodionova NS, Kaskova ZM, et al. (July 2015). "The Chemical Basis of Fungal Bioluminescence". Angewandte Chemie . 54 (28): 8124–8128. doi : 10.1002/anie.201501779 . PMID 26094784 .

[10] Бадр CE, Таннус BA (декабрь 2011 г.). «Биолюминесцентная визуализация: прогресс и применение» . Тенденции в биотехнологии . 29 (12): 624–633. дои : 10.1016/j.tibtech.2011.06.010 . ПМЦ 4314955 . ПМИД 21788092 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]