Een team van onderzoekers van het Smart Materials Lab (SML) van de NYU Abu Dhabi (NYUAD) onder leiding van professor in de chemie Panče Naumov heeft een grondige beoordeling gemaakt van de wetenschappelijke literatuur rond de natuurlijke productie van licht, genaamd bioluminescentie, en ontwikkelde conclusies die anderen in het veld zullen helpen hun onderzoek te richten op het blootleggen van de mysteries achter dit fascinerende natuurlijke fenomeen.

In de nieuwe studie The Elusive Relationship Between Structure and Color Emission in Beetle Luciferases, die op de omslag van het tijdschrift staat Natuur beoordelingen Chemie , Naumov en collega's bieden het meest uitgebreide kritische overzicht van het veld van de bioluminescentie van kevers, inclusief vuurvliegjes, daten.

De NYUAD-onderzoekers, waaronder de postdoctorale medewerkers van de Naumov-groep, César Carrasco-López en Stefan Schramm, en student Nathan M. Lui, de ingewikkelde structurele factoren identificeren die bepalen welke kleur licht wordt uitgezonden door wildtype en mutante luciferasen, de enzymen die licht genereren. Ze tonen ook aan dat het mogelijk is om in de toekomst een bibliotheek van bioluminescente enzymen op te bouwen, waarmee onderzoekers de kleur en intensiteit van de lichtemissie kunnen regelen door naar believen luciferasen te ontwerpen.

"Leren van de natuur zal ons instrumenten verschaffen om luciferasen te ontwikkelen die kleuren kunnen uitzenden binnen een groot aantal energieën, "zei Naumov. "Dit zal ons uiteindelijk helpen het toepassingsgebied van deze en soortgelijke enzymen uit te breiden voor een aantal opwindende toepassingen in de biologie en geneeskunde, inclusief vroege diagnose en preventie van ziekten."

Doorheen de geschiedenis van de mens, bioluminescentie is een inspiratie geweest voor wetenschappers, artiesten, en leken. Gloeiende schimmels of ostracoden zijn door stammen en soldaten gebruikt als lantaarns om hun weg door jungles te leiden zonder dat er elektriciteit nodig is, en vuurvliegjes werden door mijnwerkers gebruikt als veiligheidslichten.

De Nobelprijs voor Scheikunde in 2008 werd toegekend voor de ontdekking van het groen fluorescerende eiwit, een bioluminescent eiwit dat voorkomt in de kwal Aequorea victoria. Vandaag, bioluminescentie vormt de basis voor een groot aantal bioanalytische methoden, zoals celbeeldvorming, kankeronderzoek, en controle van voedselverontreiniging, en een manier om de energie die is opgeslagen in chemische bindingen efficiënt om te zetten in licht dat gemakkelijk kan worden gedetecteerd. Bijvoorbeeld, bioluminescentie van sommige bioluminescente bacteriestammen wordt gebruikt om watertoxiciteit en verontreiniging te controleren. De fluorescerende eiwitten worden genetisch in cellen en dieren ingebracht om belangrijke aspecten van de dynamiek van sommige ziekten te analyseren.

Het nieuwste onderzoek van het Naumov-team van de NYUAD staat klaar om enkele van de mysteries rond de chemie van bioluminescentie op te lossen en dit onderzoek dichter bij toepassingen te brengen.