初夏,，閃爍的黃綠色熒光是螢火蟲互相交流的工具,，而在一些特殊條件下,，螢火蟲會發(fā)出橙色或紅色的光,。日本科學(xué)家探明了與螢火蟲發(fā)光密切相關(guān)的酶的立體構(gòu)造,，進(jìn)而揭示了熒光顏色的決定機(jī)制,。  

        日本理化研究所發(fā)布的新聞公報說，該所與京都大學(xué)研究人員使用同步輻射加速器ＳＰｒｉｎｇ－８對源氏螢體內(nèi)的熒光素酶進(jìn)行Ｘ射線結(jié)晶構(gòu)造解析,，從原子水平上連續(xù)拍攝到了這種酶在反應(yīng)時各個階段的圖像,。    

        通過對比熒光素酶結(jié)晶結(jié)構(gòu)在反應(yīng)開始前、將要反應(yīng)時以及反應(yīng)后３個階段的變化,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)熒光素酶肽鏈中排列第２８８位的異亮氨酸殘基在熒光顏色的決定機(jī)制中起關(guān)鍵作用,。氨基酸分子在參與形成肽鏈之后，由于脫去水分子而結(jié)構(gòu)不完整,，就形成了氨酸殘基,。  

        螢火蟲的熒光是其體內(nèi)的熒光素和熒光素酶反應(yīng)后生成的。研究人員發(fā)現(xiàn),，熒光素酶中的異亮氨酸殘基能牢牢地抓住熒光素產(chǎn)生的發(fā)光體——氧化熒光素,，使螢火蟲發(fā)出黃綠色的熒光。他們還比較了螢火蟲發(fā)黃綠色光和發(fā)紅光時熒光素酶立體構(gòu)造的不同,。結(jié)果顯示,，發(fā)黃綠色光時異亮氨酸殘基和氧化熒光素結(jié)合相當(dāng)緊密，而發(fā)紅光時兩者結(jié)合相對松散,。  

        為驗證這一結(jié)果,，研究人員人工合成了其他兩種熒光素酶，在這兩種酶第２８８位上分別使用分子體積更小的纈氨酸殘基和丙氨酸殘基來代替異亮氨酸殘基,。結(jié)果正如所料,，螢火蟲只能發(fā)出橙色和紅色光。  

        約１００年前就有這樣的記載：螢火蟲的熒光是不伴隨發(fā)熱的冷光,。１９６０年,，經(jīng)精密測定發(fā)現(xiàn)，螢火蟲體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所得的能量中約９０％都轉(zhuǎn)化為光,，這種轉(zhuǎn)化效率是迄今發(fā)光系統(tǒng)中最高的,。科學(xué)家認(rèn)為,，如果能根據(jù)這次研究獲得的熒光素酶立體構(gòu)造的知識,，進(jìn)一步弄清螢火蟲發(fā)光反應(yīng)中轉(zhuǎn)化效率如此高的原因,，將有助于開發(fā)節(jié)約能源的生物納米機(jī)器,。這一研究成果已發(fā)表于最新出版的英國《自然》雜志。