مطالعه ساختاری لوسیفراز جهش یافته گونه lampyris turkestanicus با استفاده از کریستالوگرافی اشعه ایکس

حشره های شب تاب با تولید پروتئین منتشر کننده ی نور -که لوسیفراز نامیده می شود، با یک دیگر رابطه برقرار می کنند. لوسیفرازها آنزیم هایی هستند که برای انتشار نور از سوبسترایی به نام لوسیفرین همراه با atp وmg2+ و اکسیژن مولکولی برای انتشار نورهایی با رنگ های متنوع استفاده می نمایند. بسته به فاکتورهای متفاوت -که یکی از مهمترین آن ها اسیدآمینه های تشکیل دهنده ی لوسیفراز است- نورهایی با طیف رنگی متفاوت از لوسیفرازها منتشر می شود. لوسیفراز حشره ی شب تاب گونه ی ایرانی با نام علمی lampyris turkestanicus - که در جنگل های شمال ایران زندگی می کند- نور سبز منتشر می کند. در این کار برای اولین بار کریستال لوسیفراز جهش یافته گونه ی ایرانی lampyris turkestanicus -که نور قرمز ساطع می کند- به منظور مطالعه و تعیین ساختار سه بعدی با روش کریستالوگرافی اشعه ی x تهیه شد وکریستالی با حدتفکیک 2/2 آنگستروم با r-factor=0.17 وبا تقارن تتراگونال به دست آمد. آنالیز اطلاعات نقشه ی چگالی الکترون، بیان گرتطابق بالای دم انتهای آمینی با مدل (pdb code: 1ba3) بود. لوپ 359-351 که جهش در آن صورت گرفته است در نقشه ی چگالی الکترون وجود دارد. در حالیکه چگالی الکترون دم انتهای کربوکسی بسیار ضعیف است و تطابقی بین چگالی الکترون آن و مدل حاصل نشد. این می تواند یا ناشی از جهش های ایجاد شده در ساختار لوسیفراز و یا چینش تک واحدهای کریستال کنار یک دیدگر باشد. آنالیز اطلاعات هم چنین نشان می دهد که این لوپ به وسیله ی شبکه ای از باندهای هیدروژنی به طور غیر مستقیم با جایگاه فعال در ارتباط است. آنالیز ریزتر ساختار نشان داد که انرژی الکتروستاتیک بعضی از اسیدآمینه های جایگاه فعال در این لوسیفراز نسبت به لوسیفراز p. pyralis تفاوت بارزی را نشان می دهد. مطالعات نهایی ما نشان داد که جهش های ایجاد شده در ساختار لوسیفراز گونه ی جهش یافته ی (e354r/356r) l. turkesranicusممکن است بر انرژی الکتروستاتیک موضعی ساختار لوسیفراز تاثیر گذاشته باشد-که به علت نبود ساختار لوسیفراز طبیعی نمی توان نتیجه گیری قطعی نمود-. حرکات برد-کوتاه و برد-بلند پروتئین تحت تاثیر این تغییر موضعی انرژی الکتروستاتیک قرار می گیرند و در نهایت نفوذپذیری آب به درون پروتئین افزایش می یابد. این افزایش نفوذپذیری آب به درون ساختار موجب تغییر رنگ نور انتشار یافته از لوسیفراز جهش یافته می گردد.