Kľúčový rozdiel medzi luciferázou a GFP je v tom, že luciferáza je enzým, ktorý produkuje svetlo, keď oxiduje svoj substrát luciferín, zatiaľ čo GFP (zelený fluorescenčný proteín) je proteín, ktorý pri vystavení svetlu v modrej farbe vykazuje svetlozelenú fluorescenciu do ultrafialového rozsahu.
Bioluminiscencia je spôsobená svetlom, ktoré vzniká chemickou reakciou v živom organizme. Ide o typ chemiluminiscencie. Bioluminiscenciu preto možno definovať ako chemiluminiscenciu, ktorá prebieha vo vnútri živého organizmu. Väčšina bioluminiscenčných organizmov sa nachádza v oceáne. Tieto organizmy zahŕňajú ryby, baktérie a želé. Niektoré bioluminiscenčné organizmy, ako sú svetlušky a huby, sa nachádzajú v krajine. Bioluminiscenčné organizmy nie sú pôvodné v sladkej vode. Normálne bioluminiscenčné organizmy obsahujú na tento účel molekuly ako luciferáza a GFP. Luciferáza a GFP sú dva proteíny, ktoré sú schopné produkovať bioluminiscenciu.
Čo je luciferáza?
Luciferáza je enzým, ktorý produkuje svetlo, keď oxiduje substrát luciferín. Tento enzým katalyzuje chemické reakcie v živých organizmoch, ktorých výsledkom je emisia fotónov. Zvyčajne sa odlišuje od fotoproteínu. Názov „luciferáza“prvýkrát použil Raphael Dubois, ktorý vynašiel slová luciferín a luciferáza. Rôzne organizmy regulujú svoju produkciu svetla pomocou rôznych luciferáz v rôznych reakciách emitujúcich svetlo. Väčšina študovaných luciferáz bola nájdená u zvierat, vrátane svetlušiek, morských organizmov, ako sú veslonôžky, medúzy a morské macešky. Luciferázy boli tiež nájdené vo svetielkujúcich hubách, svetielkujúcich baktériách a dinoflagelátoch.
Obrázok 01: Luciferáza
Luciferín je substrát pre enzým luciferázu. Luciferáza je klasifikovaná ako oxidoreduktázy. To znamená, že pôsobí na jednotlivých darcov so začlenením molekulárneho kyslíka. Chemická reakcia katalyzovaná luciferázou svetlušiek prebieha v dvoch krokoch, ako je uvedené nižšie.
Luciferín + ATP → Luciferyl adenylát + PPi
Luciferyl adenylát + O2→ Oxyluceferín + AMP + Svetlo
Tento enzým je široko používaný v biotechnológiách, pre mikroskopiu a ako reportérový gén. Na rozdiel od fluorescenčných proteínov však luciferáza nevyžaduje externý zdroj svetla. Vyžaduje si však pridanie svojho substrátu spotrebného luciferínu.
Čo je GFP?
GFP (zelený fluorescenčný proteín) je proteín, ktorý pri vystavení svetlu v modrej až ultrafialovej oblasti vykazuje jasne zelenú fluorescenciu. Označenie GFP sa normálne vzťahuje na proteín prvýkrát izolovaný z medúzy Aequorea victoria a niekedy sa nazýva avGFP. GFP sa však našli v iných organizmoch vrátane koralov, morských sasaniek, veslonôžok, zoantíd a kopijovníkov.
Obrázok 02: GFP
GFP je vynikajúci nástroj, ktorý možno použiť v mnohých formách biológie. Je to kvôli jeho schopnosti vytvárať vnútorný chromofór bez potreby akýchkoľvek pomocných kofaktorov, génových produktov, enzýmov alebo substrátov iných ako molekulárny kyslík. V bunkovej a molekulárnej biológii sa gén GFP bežne používa ako reportér expresie. Používa sa tiež v modifikovaných formách na výrobu biosenzorov. Okrem toho Roger Y. Tsien, Osamu Shimomura a Martin Chalfie získali v roku 2008 Nobelovu cenu za objav a vývoj zeleného fluorescenčného proteínu.
Aké sú podobnosti medzi luciferázou a GFP?
- Luciferáza a GFP sú dva proteíny, ktoré sú schopné produkovať bioluminiscenciu.
- Skladajú sa z aminokyselín.
- Obaja potrebujú na bioluminiscenciu molekulárny kyslík
- Obe môžu byť použité ako reportérske molekuly v biologickom výskume.
- Obe sa vyskytujú u zvierat.
Aký je rozdiel medzi luciferázou a GFP?
Luciferáza je enzým, ktorý produkuje svetlo, keď oxiduje svoj substrát luciferín, zatiaľ čo GFP je proteín, ktorý vykazuje svetlozelenú fluorescenciu, keď je vystavený svetlu v modrej až ultrafialovej oblasti. Toto je kľúčový rozdiel medzi luciferázou a GFP. Okrem toho luciferáza nepotrebuje externý zdroj svetla, aby vykazovala bioluminiscenciu, zatiaľ čo GFP potrebuje externý zdroj svetla, aby vykazovala bioluminiscenciu.
Nasledujúca infografika uvádza rozdiely medzi luciferázou a GFP v tabuľkovej forme na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – Luciferáza vs GFP
Bioluminiscencia je spôsobená svetlom, ktoré vzniká chemickou reakciou v živom organizme. Luciferáza a GFP sú dva proteíny, ktoré sú schopné produkovať bioluminiscenciu. Luciferáza je enzým, ktorý produkuje svetlo oxidáciou svojho substrátu luciferínu, zatiaľ čo GFP je proteín, ktorý pri vystavení svetlu v modrej až ultrafialovej oblasti vykazuje jasne zelenú fluorescenciu. Toto sumarizuje rozdiel medzi luciferázou a GFP.
