لوسيفراز و كاربردهاي نوين آن در زيست فناوري

Luciferase and its New Applications in Biotechnology

چكيده آنزيم لوسيفراز به همراه پيش ماده خود يعني لوسيفرين، مسيول پديده بيولومينسانس در موجودات زنده هستند. همه لوسيفرازهاي شناخته شده، اكسيژناز مي باشند و با استفاده از اكسيژن مولكولي، لوسيفرين خود را اكسيد مي نمايند كه در نتيجه اين اكسيداسيون نور توليد ميشود. لوسيفرازها بر اساس نوع موجودي كه در آن يافت مي شوند به چهار نوع مرجاني، باكتريايي، داينوفلاژل و كرم شب تاب تقسيم مي شوند كه از لحاظ ساختار بيوشيميايي و ژنتيكي كاملاً متفاوت هستند و از منشاهاي تكامل يافته مشخص به وجود آمده اند. امروزه از لوسيفراز به عنوان آنزيمي مهم در زيست فناوري استفاده مي شود و كاربردهاي نوين آن در حال گسترش است. كاربردهاي آن عبارتند از: -1 عكسبرداري از سلولها و بافتهاي مختلف به واسطه تغيير خاصيت نشر نور آن 2- استفاده به عنوان آشكاركننده زيستي در مطالعه بيان ژنها از طريق بيان هم زمان با ژن لوسيفراز 3- تعيين ميزان فعاليت راه اندازهاي مختلف ژن بوسيله قرار دادن ژن لوسيفراز تحت كنترل راه انداز موردنظر 4- توليد زيست حسگر براي شناسايي تركيبات سمي، عناصر سنگين (ازجمله جيوه و كادميم)، تولوين و مشتقات آن مثل .ATP و همچنين اندازه گيري تغييرات مقدار كلسيم درون سلولي و TNT

Abstract Luciferase and its substrate (luciferin) are responsible for bioluminescence in living organisms. All known luciferases are oxygenases and they oxidize the luciferin using molecular oxygen, producing light as a result of oxidation. Luciferases are classified into four types based on the organisms from which they originated: Coelenterate luciferase, Bacterial luciferase, Dinoflagellate luciferase, and Firefly luciferase, they are quite different biochemically and genetically and have been derived from distinct evolutionary origins. Nowadays luciferase is used in biotechnology as an important enzyme and its new applications are developing. These applications are: 1- Imaging of different cells and tissues by changing their property of light emission, 2- Used as biological detector in the study of genes expression through simultaneous expression with luciferase gene, 3- Determining the activity of different gene promoters by putting luciferase gene under the control of the promoter, and 4- Production of biosensors for detecting poisonous compounds, heavy metals (such as Cadmium and Mercury), toluene and its derivatives like TNT as well as measuring intracellular calcium changes and ATP.