Luciferin

Luciferine werden u.a. von Glühwürmchen (z.B. Lampyris noctiluca), marinen Organismen und Pilzen gebildet  Sie treten bei unterschiedlichen Stämmen und hunderten verschiedener Gattungen auf. Für Forschung und Diagnostik werden sie im allgemeinen synthetisch hergestellt.

Sowohl die Luciferine, als auch die Luciferasen sind art- oder gruppenspezifisch. Luciferine sind nicht evolutionär konserviert, die Luciferasen teilen keine Sequenzhomologie. Man unterscheidet 5 Arten des Luciferin-Luciferase-Systems. Das Luciferin-Luciferase System der Leuchtkäfer wie Photinus oder Luciola gilt dabei als das am besten erforschte System.

Luciferasen setzen Luciferin unter Verbrauch von Sauerstoff (Oxidationsreaktion) mit Hilfe verschiedener Cofaktoren um. Dabei handelt es sich dabei um Energieträger wie ATP und Ionen wie z.B. Mg²⁺. Das oxidierte Luciferinmolekül befindet sich zunächst in einem Übergangszustand und gelangt nach weiteren Zwischenschritten in einen angeregten Zustand. Dieser fällt nach recht kurzer Zeit (wenige Nanosekunden) zurück in seinen Grundzustand und emittiert dabei ein Lichtquant.

Die Spannweite der emittierten Farbe befindet sich je nach Luciferin zwischen blauem und rotem Licht (400 bis 700 nm).

Luciferine werden im Rahmen von Luciferin-Luciferase-Systemen in einer vielfältigen Weise in Diagnostik und medizinischen oder biochemischen Grundlagenforschung eingesetzt, wie etwa der Gentechnik, bei der Untersuchung von Promotoraktivitäten ("Luciferase-Assay"), Untersuchung von Protein-Proteininteraktionen, Signaltransduktionswegen oder in der Krebsforschung. Kommerziell genutzt werden meist die Luciferasen von Photinus pyralis und Renilla reniformis, die rekombinant hergestellt werden. Die entsprechenden Luciferine werden synthetisch hergestellt.