Люциферин светлячка
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
(4 S )-2-(6-гидрокси-1,3-бензотиазол-2-ил)-4,5-дигидротиазол-4-карбоновая кислота
| |
| Другие имена
D -(-)-Люциферин, люциферин жука
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.018.166 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| С 11 Ч 8 Н 2 О 3 С 2 | |
| Молярная масса | 280.32 g·mol −1 |
| УФ-видимое излучение (λ макс .) | 330 нм (нейтральные и слегка кислые водные растворы) [ 1 ] |
| Поглощение | ε 330 = 18,2 мМ −1 см −1 [ 1 ] |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
| |
| Предупреждение | |
| Х315 , Х319 , Х335 | |
| P261 , P264 , P271 , P280 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P312 , P321 , P332+P313 , P337+P313 , P362 , P403+P233 , P405 , P501 | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Люциферин светлячка (также известный как люциферин жука ) представляет собой люциферин или светоизлучающее соединение, используемое в биолюминесцентных системах светлячка ( Lampyridae ), железнодорожного червя ( Phengodidae ), звездчатого червя ( Rhagophthalmidae ) и жука-щелкуна ( Pyrophorini ). Это субстрат люциферазы ( EC 1.13.12.7), которая отвечает за характерное желтое световое излучение многих видов светлячков .
Как и всем другим люциферинам, для получения света необходим кислород; однако также было обнаружено, что аденозинтрифосфат (АТФ) и магний необходимы для излучения света. [ 2 ] [ 3 ]
История
[ редактировать ]Большая часть ранних работ по химии люминесценции светлячков была выполнена в лаборатории Уильяма Д. МакЭлроя в Университете Джонса Хопкинса . Люциферин был впервые выделен и очищен в 1949 году, хотя потребовалось несколько лет, прежде чем была разработана процедура кристаллизации этого соединения с высоким выходом. Это, наряду с синтезом и выяснением структуры, было выполнено доктором Эмилем Х. Уайтом на химическом факультете Университета Джонса Хопкинса. [ 4 ] Процедура представляла собой кислотно-основную экстракцию с учетом карбоновой группы люциферина. Люциферин можно было эффективно экстрагировать с помощью этилацетата при низком pH из порошка примерно 15 000 фонариков-светлячков. [ 5 ] Позже структура была подтверждена совместным использованием инфракрасной спектроскопии , УФ-спектроскопии и синтетических методов для разложения соединения на идентифицируемые фрагменты. [ 6 ]
Характеристики
[ редактировать ]Было обнаружено, что кристалл люциферина флуоресцентен , поглощая ультрафиолетовый свет с пиком при 327 нм и излучая свет с пиком при 530 нм. Видимое излучение происходит при релаксации оксилюциферина из синглетного возбужденного состояния в основное состояние. [ 7 ] Щелочные растворы вызывали красное смещение поглощения, вероятно, из-за депротонирования гидроксильной группы бензотиазола , но не влияли на излучение флуоресценции. Было обнаружено, что люцифериладенилат ( АМФ- эфир люциферина) самопроизвольно излучает свет в растворе. [ 8 ] Все виды светлячков используют один и тот же люциферин, однако цвет излучаемого света может сильно различаться. Длина волны света от Photuris pennsylvanica составила 552 нм (зелено-желтый), а у Pyrophorus plagiophthalamus было измерено излучение света с длиной волны 582 нм (оранжевый) в вентральном органе. Такие различия, вероятно, обусловлены изменениями pH или различиями в первичной структуре люциферазы. [ 9 ] Модификация субстрата люциферина светлячков привела к «красносмещенному» излучению (вплоть до длины волны излучения 675 нм). [ 10 ]
Биологическая активность
[ редактировать ]Синтез in vivo люциферина светлячков до конца не изучен. Изучен только заключительный этап ферментативного пути, который представляет собой реакцию конденсации цистеина D - и с 2-циано-6-гидроксибензотиазолом представляет собой ту же реакцию, которая используется для синтетического получения соединения. [ 11 ] Это было подтверждено радиоактивной меткой атомов в двух соединениях и идентификацией фермента, регенерирующего люциферин . [ 12 ]
У светлячков окисление люциферинов, катализируемое люциферазами, приводит к образованию пероксисоединения 1,2-диоксетана . Диоксетан нестабилен и самопроизвольно распадается на диоксид углерода и возбужденные кетоны , которые выделяют избыточную энергию путем испускания света ( биолюминесценция ). [ 13 ]
Люциферин светлячков и модифицированные субстраты являются имитаторами жирных кислот и используются для локализации амидгидролазы жирных кислот (FAAH) in vivo. [ 14 ] Люциферин светлячков является субстратом транспортера ABCG2 и использовался как часть высокопроизводительного анализа биолюминесцентной визуализации для скрининга ингибиторов транспортера. [ 15 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Информация о продукте D-люциферина» (PDF) . Сигма Олдрич.
- ^ МакЭлрой В.Д. (1947). «Источник энергии для биолюминесценции в изолированной системе» . Proc Natl Acad Sci США . 33 (11): 342–345. Бибкод : 1947ПНАС...33..342М . дои : 10.1073/pnas.33.11.342 . ПМК 1079070 . ПМИД 16588763 .
- ^ Грин А., МакЭлрой В.Д. (1956). «Функция аденозинтрифосфата в активации люциферина». Арх Биохим Биофиз . 64 (2): 257–271. дои : 10.1016/0003-9861(56)90268-5 . ПМИД 13363432 .
- ^ Стрелер Б.Л., МакЭлрой В.Д. (1949). «Очистка люциферина светлячков». J Клеточная Физиол . 34 (3): 457–466. дои : 10.1002/jcp.1030340310 . ПМИД 15406363 .
- ^ Битлер Б., МакЭлрой В.Д. (1957). «Получение и свойства кристаллического огненного люциферина». Арх Биохим Биофиз . 72 (2): 358–368. дои : 10.1016/0003-9861(57)90212-6 . ПМИД 13479120 .
- ^ Уайт Э.Х., Маккапра Ф., Филд Г.Ф., МакЭлрой В.Д. (1961). «Структура и синтез люциферина светлячка». J Am Chem Soc . 83 (10): 2402–2403. дои : 10.1021/ja01471a051 .
- ^ Маркес С.М., Хоаким (2009). «Биолюминесценция светлячка: механистический подход к реакциям, катализируемым люциферазой» . ИУБМБ Жизнь . 61 (1): 6–17. дои : 10.1002/iub.134 . ПМИД 18949818 . S2CID 21583225 .
- ^ Роудс WC, МакЭлрой WD (1958). «Синтез и функция люцифериладенилата и оксилюцифериладенилата» . J Биол Хим . 233 (6): 1528–1537. дои : 10.1016/S0021-9258(18)49367-2 . ПМИД 13610868 .
- ^ Селигер Х.Х., Бак Дж.Б., Фасти В.Г., МакЭлрой В.Д. (1964). «Спектральное распределение света светлячков» . J Gen Physiol . 48 (1): 95–104. дои : 10.1085/jgp.48.1.95 . ПМК 2195396 . ПМИД 14212153 .
- ^ Кияма М., Сайто Р., Ивано С., Обата Р., Нива Х., Маки С.А. (2016). «Многоцветная биолюминесценция, полученная с использованием люциферина светлячка». Актуальные темы медицинской химии . 16 (24): 2648–2655. дои : 10.2174/1568026616666160413135055 . ПМИД 27072707 .
- ^ Уайт Э.Х., Уортер Х., Филд Г.Ф., МакЭлрой В.Д. (1965). «Аналоги Люциферина Светлячка». Дж. Орг. Хим . 30 (7): 2344–2348. дои : 10.1021/jo01018a054 .
- ^ Гоми К., Кадзияма Н. (2001). «Оксилюциферин, продукт люминесценции люциферазы светлячков, ферментативно регенерируется в люциферин» . J Биол Хим . 276 (39): 36508–36513. дои : 10.1074/jbc.M105528200 . ПМИД 11457857 .
- ^ Альдо Рода Хемилюминесценция и биолюминесценция: прошлое, настоящее и будущее , с. 57, Королевское химическое общество, 2010 г., ISBN 1-84755-812-7
- ^ Моффорд Д.М., Адамс С.Т., Кумар Редди Г.С., Рандхир Редди Дж., Миллер СК (2015). «Амиды люциферина позволяют in vivo биолюминесцентно обнаруживать активность эндогенной амидгидролазы жирных кислот» . Дж. Ам. хим. Соц . 137 (27): 8684–8687. дои : 10.1021/jacs.5b04357 . ПМЦ 4507478 . ПМИД 26120870 .
- ^ «Идентификация ингибиторов ABCG2 с помощью высокопроизводительного анализа на основе биолюминесцентной визуализации». Рак Рез . 69 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Страница биолюминесценции, показывающая основные типы люциферина.