Большинству людей знакомы вспышки светлячков. Но, возможно, менее известными, но столь же интригующими являются проявления жуков-щелкунов и железнодорожных червей, которые являются разновидностью личинок жуков. Ночью две маленькие точки на спине жуков-щелкунов светятся, как пара крошечных зеленых глазок, всматривающихся в темноту. Железные дороги, или светящиеся черви, демонстрируют более сложный узор как зеленого, так и красного света.
Используя преимущества этой естественной передачи сигналов, ученые использовали биолюминесценцию жуков, чтобы, например, они могли видеть, когда экспрессируются определенные гены. Но структурные и механистические факторы, влияющие на свечение жуков, остаются неуловимыми. Вадим Р. Вивиани и его коллеги хотели лучше понять эти явления.Исследователи использовали моделирование, мутации, спектральные и кинетические исследования, чтобы выяснить, как изменения фермента под названием люцифераза влияют на испускаемый цвет.
Мутации двух отдельных частей фермента вызывали красное свечение. Эти части имеют противоположные заряды, которые притягиваются друг к другу и удерживают «ворота» закрытыми, где образуется светоизлучающее соединение.
В нормальных условиях активный центр фермента остается закрытым, ограничивая проникновение воды, что способствует излучению зеленого света. Но мутации и другие изменения, которые нарушают это притяжение, открывают ворота и пропускают воду.
Это расслабляет активный центр, что приводит к излучению света с меньшей энергией в красной области.