巴西圣保罗州圣卡洛斯联邦大学(UFSCar)的研究人员已经开发了一种新型的远红色荧光素-荧光素酶系统，其发光效率比市售的荧光素酶系统高。关于这一主题的一篇文章发表在《国际分子科学杂志》上。
圣保罗研究基金会FAPESP通过主题项目“节肢动物生物发光：巴西生物群系中的生物多样性，生化起源，萤光素酶的结构/功能演变，灯笼的分子分化，生物技术，环境和教育应用”为这项研究提供了支持，为此主要研究人员是UFSCar的生物化学家兼教授Vadim Viviani。
“我们获得了一种新型的荧光素-荧光素酶系统，该系统可产生波长为650纳米的远红光，并发射出该光谱图中有史以来最亮的生物发光。这对于哺乳动物组织中生物学和病理学过程的生物发光成像而言，是非常有希望的结果。 ”，Viviani说。
萤光素酶是催化萤光素的氧化的酶，萤光素是某些动物，藻类和真菌中存在的化合物。氧化反应是造成生物发光现象的原因，该现象包括发出从蓝色到红色的各种波长的光。
萤火虫的萤光素-萤光素酶系统被广泛用于产生细胞培养物和活体动物模型的图像。例如，它可以帮助医生监测转移情况，并观察肿瘤对治疗的反应。它还可用于跟踪病毒感染过程以及候选药物对病毒的影响，包括新型。
“在对哺乳动物组织的生物学或病理学过程进行成像时，首选红色生物发光，因为血红蛋白，肌红蛋白和黑色素吸收很少的长波长光。在远红色和近红外波段中检测最好，但自然发出远红色的生物发光系统最好光不存在。”维维安尼说。
“一些荧光素酶的基因修饰形式和天然荧光素的合成类似物是商业化生产的。它们共同产生的光波长长至700纳米，但这些人工系统产生的光通常比光弱得多，寿命短来自自然生物发光系统。”
Viviani和合作者利用基因工程修饰了来自铁杆线虫Phrixothrix hirtus的萤光素酶，后者是二十年前Viviani克隆的唯一一种自然发出红光的萤光素酶。它们与东京电子通信大学的同事合成的荧光素类似物结合在一起。结果是效率更高的远红萤光素-萤光素酶系统。
Viviani说：“我们最好的组合可以产生650纳米的远红色，比天然荧光素和荧光素酶的亮度高三倍，比同一种荧光素酶和商业类似物的亮度高约1,000倍。”
“除了长波长和强亮度外，我们的组合还具有更好的热稳定性和细胞膜穿透性。最重要的是，它可以产生更持久的连续生物发光，至少需要一个小时才能衰减，并且显着促进了生物学和病理过程的实时成像。”
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