Põhiline erinevus lutsiferaasi ja GFP vahel seisneb selles, et lutsiferaas on ensüüm, mis toodab valgust, kui oksüdeerib oma substraadi lutsiferiini, samas kui GFP (roheline fluorestsentsvalk) on valk, mis sinise valgusega kokku puutudes kuvab erkrohelist fluorestsentsi. ultraviolettkiirguse vahemikku.
Bioluminestsents on tingitud valgusest, mis tekib elusorganismis toimuva keemilise reaktsiooni käigus. See on teatud tüüpi kemoluminestsents. Seetõttu võib bioluminestsentsi määratleda kui kemoluminestsentsi, mis toimub elusorganismis. Enamik bioluminestseeruvaid organisme leidub ookeanis. Nende organismide hulka kuuluvad kalad, bakterid ja tarretised. Maal leidub mõningaid bioluminestseeruvaid organisme, nagu tulikärbsed ja seened. Bioluminestseeruvad organismid ei ole magevee looduslikud. Tavaliselt sisaldavad bioluminestseeruvad organismid selleks otstarbeks selliseid molekule nagu lutsiferaas ja GFP. Lutsiferaas ja GFP on kaks valku, mis on võimelised tootma bioluminestsentsi.
Mis on lutsiferaas?
Lutsiferaas on ensüüm, mis tekitab lutsiferiini substraadi oksüdeerimisel valgust. See ensüüm katalüüsib elusorganismides toimuvaid keemilisi reaktsioone, mille tulemuseks on footonite emissioon. Tavaliselt eristatakse seda fotoproteiinist. Nime "lutsiferaas" kasutas esmakordselt Raphael Dubois, kes leiutas sõnad lutsiferiin ja lutsiferaas. Erinevad organismid reguleerivad oma valguse tootmist erinevate lutsiferaaside abil mitmesugustes valgust kiirgavates reaktsioonides. Suurem osa uuritud lutsiferaase on leitud loomadelt, sealhulgas tulikärbestel, mereorganismidel, nagu kobarjalgsed, meduusid ja meripansikas. Lutsiferaase on leitud ka helendavates seentes, helendavates bakterites ja dinoflagellaatides.
Joonis 01: lutsiferaas
Lutsiferiin on lutsiferaasi ensüümi substraat. Lutsiferaas on klassifitseeritud oksidoreduktaasideks. See tähendab, et see toimib üksikutele doonoritele koos molekulaarse hapnikuga. Tulekärbse lutsiferaasi katalüüsitav keemiline reaktsioon toimub kahes etapis, nagu allpool mainitud.
Lutsiferiin + ATP → lutsiferüüladenilaat + PPi
Lutsiferüüladenülaat + O2→ Oksüülutseferiin + AMP + Light
Seda ensüümi kasutatakse laialdaselt biotehnoloogias, mikroskoopias ja reportergeenina. Kuid erinev alt fluorestseeruvatest valkudest ei vaja lutsiferaas välist valgusallikat. Kuid selleks on vaja lisada substraadile kuluv lutsiferiin.
Mis on GFP?
GFP (roheline fluorestsentsvalk) on valk, mis erkrohelist fluorestsentsi kuvab sinise kuni ultraviolettkiirguse vahemikus. Märgistus GFP viitab tavaliselt valgule, mis eraldati esmakordselt meduusist Aequorea victoria ja seda nimetatakse mõnikord ka avGFP-ks. Siiski on GFP-sid leitud ka teistest organismidest, sealhulgas korallidest, mereanemoonidest, koopajalgsetest, zoanthididest ja lantselettidest.
Joonis 02: GFP
GFP on suurepärane tööriist, mida saab kasutada paljudes bioloogia vormides. See on tingitud selle võimest moodustada sisemist kromofoori, ilma et oleks vaja mingeid täiendavaid kofaktoreid, geeniprodukte, ensüüme või substraate peale molekulaarse hapniku. Raku- ja molekulaarbioloogias kasutatakse GFP geeni tavaliselt ekspressiooni reporterina. Seda on modifitseeritud kujul kasutatud ka biosensorite valmistamiseks. Lisaks pälvisid Roger Y. Tsien, Osamu Shimomura ja Martin Chalfie 2008. aastal Nobeli preemia rohelise fluorestseeruva valgu avastamise ja arendamise eest.
Millised on lutsiferaasi ja GFP sarnasused?
- Lutsiferaas ja GFP on kaks valku, mis on võimelised tootma bioluminestsentsi.
- Need koosnevad aminohapetest.
- Mõlemad vajavad bioluminestsentsis molekulaarset hapnikku
- Mõlemat saab kasutada bioloogiauuringutes reportermolekulidena.
- Neid mõlemaid leidub loomadel.
Mis vahe on lutsiferaasil ja GFP-l?
Lutsiferaas on ensüüm, mis toodab valgust, kui see oksüdeerib oma substraadi lutsiferiini, samas kui GFP on valk, mis fluorestsentsib erkrohelist, kui see puutub kokku valgusega sinise kuni ultraviolettkiirguse vahemikus. Niisiis, see on peamine erinevus lutsiferaasi ja GFP vahel. Lisaks ei vaja lutsiferaas bioluminestsentsi avaldamiseks välist valgusallikat, samas kui GFP vajab bioluminestsentsi avaldamiseks välist valgusallikat.
Järgmine infograafik loetleb lutsiferaasi ja GFP vahelised erinevused tabelina kõrvuti võrdlemiseks.
Kokkuvõte – lutsiferaas vs GFP
Bioluminestsents on tingitud valgusest, mis tekib elusorganismis toimuva keemilise reaktsiooni käigus. Lutsiferaas ja GFP on kaks valku, mis on võimelised tootma bioluminestsentsi. Lutsiferaas on ensüüm, mis toodab valgust oma substraadi lutsiferiini oksüdeerimise kaudu, samas kui GFP on valk, mis erkrohelist fluorestsentsi kuvab sinise kuni ultraviolettkiirguse vahemikus. Seega võtab see kokku erinevuse lutsiferaasi ja GFP vahel.
