Luciferasa
Luciferasa es un término general para una clase de enzimas oxidativas que catalizan una reacción acompañada de la emisión de luz, bioluminiscencia . La más conocida es la luciferasa de luciérnaga ( EC 1.13.12.7), en particular, la luciérnaga Photinus pyralis [1] . En biología, la luciferasa se usa mucho como reactivo de laboratorio, generalmente de esta especie. El nombre de la enzima, así como su sustrato luciferina , proviene de la palabra Lucifer ("portador de luz").
Reacción
En las reacciones luminiscentes, la luz se produce por la oxidación de la luciferina. Vista general de la reacción en curso:
люциферин + O<sub>2</sub> → оксилюциферин + свет
Normalmente, el producto de reacción es CO2 . Sin luciferasa, la velocidad de reacción entre la luciferina y el oxígeno es extremadamente baja, pero la enzima la acelera ( cataliza ) en gran medida. En algunos casos, la reacción enzimática requiere calcio o ATP como cofactor [2] .
La reacción, catalizada por la luciferasa de luciérnaga , procede en dos pasos:
- люциферин + [[АТФ]] → люцифериладенилат + [[Пирофосфат|PP<sub>i</sub>]]
- люцифериладенилат + O<sub>2</sub> → оксилюциферин + [[АМФ]] + свет
La luz surge cuando la oxiluciferina pasa del estado excitado al estado fundamental. Al mismo tiempo, la oxiluciferina se une a la molécula de la enzima y, dependiendo de la hidrofobicidad del microambiente de la oxiluciferina excitada, la luz emitida varía en diferentes especies de luciérnagas desde amarillo verdoso (con un microambiente más hidrofóbico) a rojo (con microambiente más hidrofóbico). uno menos hidrofóbico). El caso es que con un microambiente más polar, parte de la energía se disipa. Las luciferasas de varias luciérnagas generan bioluminiscencia con picos de 548 a 620 nm. En general, la eficiencia energética de la reacción es muy alta: casi toda la energía de la reacción se transforma en luz sin emitir calor.
Aplicación
La luciferasa se puede sintetizar en laboratorios para diversos fines. Los genes que codifican la luciferasa se utilizan ampliamente en ingeniería genética : se sintetizan artificialmente y se insertan en organismos unicelulares y las células se transfectan. Ratones domésticos, gusanos de seda, papas: esta no es una lista completa de organismos modificados genéticamente para producir esta proteína.
En una reacción catalizada por luciferasa, la luz se emite solo si la luciferasa interactúa con un sustrato de luciferina específico. La emisión de un fotón se puede detectar con equipo especial sensible a la luz, como un fotómetro o un microscopio óptico modificado .
En la investigación biológica, los genes que codifican la luciferasa se utilizan principalmente como genes informadores . Permiten evaluar la actividad transcripcional en células transfectadas con construcciones genéticas que incluyen el gen de la luciferasa, que está bajo el control del promotor del gen en estudio. Además, la luciferasa se puede utilizar para evaluar el nivel de ATP en las células, lo que permite comprobar la viabilidad de la célula o la actividad de sus quinasas . Además, las moléculas proluminiscentes que se convierten en luciferina por la acción de enzimas específicas se pueden utilizar para evaluar la actividad enzimática en un ensayo vinculado o de dos pasos. En particular, dichos sustratos se utilizan para analizar la actividad de las caspasas y el citocromo P450 .
La tomografía de cuerpo entero ( tomografía in vivo u, ocasionalmente, tomografía ex vivo) es una tecnología conveniente que permite el estudio de poblaciones celulares en animales vivos, como los ratones. Varios tipos de células (p. ej. , células madre de la médula ósea , células T ) pueden modificarse genéticamente para sintetizar luciferasas, lo que les permite visualizarse de forma no invasiva dentro de animales vivos utilizando dispositivos de acoplamiento de carga altamente sensibles ( matrices CCD ). Esta tecnología se utiliza para estudiar la oncogénesis y estudiar la eficacia de los medicamentos contra el cáncer en modelos animales. Sin embargo, los factores ambientales y la intervención terapéutica pueden causar discrepancias significativas entre el desarrollo del tumor y la intensidad bioluminiscente debido a cambios en la actividad proliferativa . La intensidad de la señal durante la tomografía in vivo depende de varios factores, como la absorción de D-luciferina en la cavidad abdominal y la sangre, la permeabilidad de las membranas celulares , la disponibilidad de cofactores , el pH dentro de la célula .
Véase también
Notas
- ↑ Gould SJ, Subramani S. Luciferasa de luciérnaga como herramienta en biología molecular y celular // Anal . Bioquímica : diario. - 1988. - noviembre ( vol. 175 , n. 1 ). - Pág. 5-13 . - doi : 10.1016/0003-2697(88)90353-3 . —PMID 3072883 .
- ↑ EC 1.13.12.5 (enlace no disponible) . Nomenclatura de enzimas IUBMB . Comité de Nomenclatura de la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (NC-IUBMB). Consultado el 2 de octubre de 2008. Archivado desde el original el 5 de abril de 2012.
Enlaces
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