firefly luciferase | 61970-00-1

• 物质功能分类: 生物 - 常用酶
• 分子结构分类: 氧化还原酶 - 通过掺入分子氧（加氧酶）作用于单一供体 - 掺入一个氧原子（内部单加氧酶或内部混合功能氧化酶）
• 英文名称: firefly luciferase
• 英文别名: Photinus-luciferin 4-monooxygenase (ATP-hydrolysing)；luciferase (firefly luciferin)；Photinus luciferin 4-monooxygenase (adenosine triphosphate-hydrolyzing)；firefly luciferin luciferase；Photinus pyralis luciferase；Photinus-luciferin:oxygen 4-oxidoreductase (decarboxylating, ATP-hydrolysing)
• CAS: 61970-00-1

物化性质

• 闪点：
  111℃

安全信息

• WGK Germany：
  2

制备方法与用途

概述

生物发光（Bioluminescence）是一种自然界广泛存在的现象，有生命的生物通过这种过程产生光线。发光的种类繁多，包括发光细菌、萤火虫、发光鱼、发光海星和发光甲虫等。催化荧光素或脂肪醛氧化生成生物发光的一类酶即为荧光素酶（Luciferase）。自20世纪50年代开始，科学家就开始研究荧光素酶。1986年首次成功获得表达萤火虫荧光素酶基因（luc基因）的转基因烟草后，荧光素酶的应用和发展进入了一个崭新的阶段。由于其高灵敏度、特异性好、反应迅速和操作简单等优点，荧光素酶已成为医学、生物学和环境科学等领域中的重要工具。

种类

自然界中具有发光能力的生物种类繁多，常见的有发光蘑菇、发光蚯蚓、发光细菌、发光水母以及发光甲虫。其中，发光甲虫主要由萤火虫（fireflies）、叩头虫（click beetles）和欧洲萤（glowworms）组成。目前，除发光蘑菇和发光蚯蚓的发光机理尚不明确外，其他生物的发光机制已研究得较为透彻，并使细菌荧光素酶（BL）和萤火虫荧光素酶（FL）形成商品化酶应用于分析检测。

应用

荧光素酶报告系统可以作为细菌荧光素酶报告系统的替代品，在监测环境应激方面具有重要意义。由于其成本低、应用范围广，荧光素酶被广泛用于检测某些特殊细菌、厌氧微生物以及生长缓慢的微生物，适用于食品、饮料、自来水、化妆品、药物检测和河流水质及大气环境的监测。

制备

萤火虫作为FL生产原料，需要依靠人工捕捉或养殖，受地域和季节性限制，且生物生产周期长、成本高、提取酶成分复杂。随着分子生物学的发展，人们转向使用基因工程技术进行生产。1985年，deWet等人首次克隆了P.Pyralis的FL基因并在大肠杆菌（Escherichia coli）中表达，从中获得了具有活性的FL。1986年，他们测定了FL基因的cDNA序列。此后，各种发光甲虫的FL基因相继被成功克隆，并能在原核和真核表达系统中表达。

从P.Pyralis提取的长约1.8kb cDNA基因在E.coli表达产物为分子量为62kD、含550个氨基酸的多肽链，与自然提取得到的FL具有相同的反应动力学特性和发射波长，在相同条件下酶的稳定性也无差异。萤火虫荧光素酶基因通过克隆在E.coli中表达，转化体在37℃、LB培养基中生长至对数后期收集菌体，用渗透压法和冻融法提取细菌胞质组分，并经过均质、离心步骤进行纯化，最后冷冻干燥保存。BL可从培养的发光细菌直接提取获得，其制备方法与FL类似，从V.harveyi中提取的酶活可达1.8×10^11 LU/mg。为获得特殊用途的BL，也可通过诱变或基因克隆得到。

生物活性

荧光素酶（Luciferase, firefly）是一种负责萤火虫和叩头虫生物发光的发光酶。

体外研究

萤火虫荧光素酶催化氧化萤火虫荧光素（luciferin），需氧气和ATP。由于需要ATP，因此萤火虫荧光素酶在生物技术中被广泛使用。

反应信息

• 作为试剂：
  描述：

  2-(6-羟基-2-苯并噻唑基)噻唑-4-羧酸 、 coenzyme A 在 5’-三磷酸腺苷 firefly luciferase 、 magnesium chloride 作用下， 生成 dehydroluciferyl-coenzyme A
  参考文献：
  名称：

  Chemical synthesis and firefly luciferase produced dehydroluciferyl-coenzyme A

  摘要：

  Dehydroluciferyl-coenzyme A (L-CoA) was chemically synthesized and characterized by MS, UV-vis spectrometry and RP-HPLC. The identity of the chemically synthesized compound with the one that was produced by firefly luciferase was confirmed. Moreover, the reversibility of the enzymatic conversion of dehydroluciferin reversible arrow dehydroluciferyl-adenylate reversible arrow L-CoA was also confirmed. The chemical synthesis of L-CoA, described here, may help the clarification of the activator effect of CoA on luciferase bioluminescent assays, in which the enzyme catalyzed formation of L-CoA and the consequent destruction of L-AMP is one of the possible explanations for that effect. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

  DOI：

  10.1016/j.tetlet.2004.01.050