解开昆虫生物发光系统的谜团

联邦SãoCarlos（UFSCAR）联邦大学的研究人员存在于居住阿巴拉契亚人的蓝色发光真菌GNAT的幼虫中的分子。该研究将有助于阐明人类疾病，可以导致新的生物技术应用。图像：真菌GNAT的幼虫。

研究人员在栖息于阿巴拉契亚人的蓝色发光真菌GNAT的幼虫中存在的研究人员存在的分子;该研究将有助于阐明人类疾病，可以导致新的生物技术应用。

在巴西圣保罗州的联邦圣卡洛斯（UFSCAR）的研究人员，在巴西圣保罗州的研究人员首次，属于真菌GNAT orfeelia fultoni（亚家草Keroplatinae）的幼虫（Subfamily Keroplatinae）的分子。小蝇是少数陆生物体产生蓝光的陆生体之一。它栖息在美国东部阿巴拉契亚山脉的河岸。其生物发光系统的一个关键部分是最近发现的巴西苍蝇的两个分子。

FAPESP支持的这项研究是刊登科学报告。五位作者与UFSCAR和美国大学隶属于美国。

萤火虫，萤火虫和其他昆虫的生物发光系统通常由荧光素（低分子量分子）和荧光素酶组成，一种酶催化氧气氧化的酶，产生光。虽然一些生物发光系统是众所周知的，但甚至在生物技术应用中使用，但其他人都很清楚，包括蓝色发光系统，例如O. Fultoni。

巴西人GNAT Neoditomyia sp的幼虫。在用O. Fultoni提取的荧光素酶注入后发出的蓝光。

“在已发表的论文中，我们描述了昆虫的荧光素酶和荧光素的性质及其在其幼虫中的解剖学位置。我们还指定了几种可能的蛋白质，即荧光素酶的候选物。我们尚不知道它是什么类型的蛋白质，但它可能是六位素。在昆虫中，六偏异蛋白是提供氨基酸的储存蛋白，除了具有其他功能，例如结合荧光素，如荧光素的结合低分子量化合物，“乌菲巴卡的可持续发展科技中心（CCTS）教授，SãoPaulo和研究的主要调查员。

该研究是FAPESP资助项目的一部分“节肢动物生物发光”。与美国研究人员的合作关系来自上一个项目，由FAPESP和美国国家科学基金会（NSF）支持，与Vanderbilt University（VU）合作，位于田纳西州纳什维尔。

除了荧光素和荧光素酶之外，研究人员还开始表征在家庭角质蛋白的昆虫中发现的复合物，除了O. Fultoni，还包括在新生肌瘤属中的巴西物种，仅产生荧光素，因此不发光。

因为他们不使用它来发光，所以在O.Fultoni和巴西新立特子的荧光素被命名为Keroplatin。在该亚家族的幼虫中，Keroplatin与“黑体” - 含有暗颗粒，蛋白质和可能线粒体（能量有机体）的大细胞相关。研究人员仍在调查Keroplatin和Mitochondria之间这种关联的生物学意义。

“这是一个谜，”Viviani说。“这种荧光素可能在线粒体能量代谢中发挥作用。在晚上，可能在存在天然化学减速剂的情况下，荧光素由这些黑色体释放，并与周围的荧光素酶反应以产生蓝光。这些是我们计划学习的可能性。“

巴西堂兄弟

阐明美国昆虫的生物发光系统的一个重要因素是在2018年在圣保罗州立公园居住的幼虫。它不会发光，但产生荧光素，类似于o. fultoni。

在他们最新的研究中，将群体从美国种类注射纯化的荧光素酶进入巴西物种的幼虫，然后产生蓝光。非发光的巴西物种的性质比美国物种更丰富，因此可以获得更大量的材料进行研究目的，特别是表征两种物种中存在的荧光素（角蛋白酶）。

2019年，本集团在圣保罗大学化学研究所（IQ-USP）教授的Cassius Stevani合作，发现并描述了新的真菌GNAT的新种真菌GNAT。它是南美洲的第一个发现的蓝色发光昆虫，并在私人持有的森林储备附近被检测到位于圣保罗州南部的上部Ribeira国家旅游公园（Petar）附近。o. fultoni的亲密关系，N. Betaryensis居住在潮湿的地方落下的树干。

“我们表明，这种巴西物种的生物发光系统与O. Fultoni的生物发光系统相同。然而，昆虫是非常罕见的，因此很难获得足够的材料进行研究目的，“Viviani说。

研究人员现在克隆了昆虫的荧光素并以分子术语表征。它们还分析了其荧光素的化学结构和灯笼的形态。

“一旦确定了这一切，我们将能够在实验室中合成Luciferin和荧光素酶，并在一系列生物技术应用中使用这些系统，例如研究细胞。Viviani说，这将有助于我们更多地了解人类疾病的关于人类疾病。

参考：“来自orfelia fultoni和Keroplatinae（Diptera）的新的出色的蓝色发光荧光素-leuciferase系统，由Vadim R. Viviani，Jaqueline R. Silva，Danilo T. Amaral，Vanessa R. Bevilaqua，Fabio C. Abdalla，Bruce R. Branchini和Carl H. Johnson，2012年6月15日，科学报告.DOI：
10.1038 / S41598-020-66286-1