Ett team av forskare från NYU Abu Dhabis (NYUAD) Smart Materials Lab (SML) under ledning av professor i kemi Panče Naumov har genomfört en grundlig genomgång av den vetenskapliga litteraturen kring den naturliga produktionen av ljus, kallas bioluminescens, och utvecklade slutsatser som kommer att hjälpa andra inom området att styra sin forskning för att avslöja mysterierna bakom detta fascinerande naturfenomen.

I den nya studien The Elusive Relationship Between Structure and Color Emission in Beetle Luciferases, som finns på tidningens omslag Naturrecensioner Kemi , Naumov och kollegor ger den mest omfattande kritiska översikten av området för skalbaggars bioluminescens, inklusive eldflugor, hittills.

NYUAD-forskarna, inklusive Naumov-gruppens postdoktorala medarbetare César Carrasco-López och Stefan Schramm, och student Nathan M. Lui, identifiera de invecklade strukturella faktorerna som styr vilken färgljus som emitteras av vildtyps- och mutantluciferaser, enzymerna som genererar ljus. De visar också att det är möjligt att bygga ett bibliotek av bioluminescerande enzymer i framtiden, vilket kommer att göra det möjligt för forskare att kontrollera färgen och intensiteten av ljusemission genom att konstruera luciferaser efter behag.

"Att lära av naturen kommer att ge oss verktyg för att konstruera luciferaser som kan avge färger inom ett stort spektrum av energier, ", sa Naumov. "Detta kommer så småningom att hjälpa oss att utöka användningsområdet för dessa och liknande enzymer för några spännande tillämpningar inom biologi och medicin, inklusive tidig diagnos och förebyggande av sjukdomar."

Genom hela människans historia, bioluminescens har varit en inspiration för forskare, konstnärer, och lekmän. Glödande svampar eller ostracods har använts av stammar och soldater som lyktor för att guida sig igenom djungler utan behov av elektricitet, och eldflugor användes av gruvarbetare som säkerhetsljus.

Nobelpriset i kemi 2008 delades ut för upptäckten av det gröna fluorescerande proteinet, ett självlysande protein som finns i maneten Aequorea victoria. I dag, bioluminescens är grunden för ett stort antal bioanalytiska metoder, som cellavbildning, cancerforskning, och kontroll av livsmedelsföroreningar, och ett sätt att effektivt omvandla energin som lagras i kemiska bindningar till ljus som lätt kan upptäckas. Till exempel, bioluminescens av vissa bioluminescerande bakteriestammar används för att övervaka vattentoxicitet och kontaminering. De fluorescerande proteinerna sätts in genetiskt i celler och djur för att analysera viktiga aspekter av dynamiken hos vissa sjukdomar.

Den senaste forskningen från NYUADs Naumov-team är redo att lösa några av mysterierna kring bioluminescens kemi och föra denna forskning närmare tillämpningar.