Un team di ricercatori dello Smart Materials Lab (SML) della NYU Abu Dhabi (NYUAD) guidato dal professore di chimica Panče Naumov ha condotto un'approfondita revisione della letteratura scientifica sulla produzione naturale di luce, chiamata bioluminescenza, e sviluppato conclusioni che aiuteranno altri nel campo a dirigere la loro ricerca per scoprire i misteri dietro questo affascinante fenomeno naturale.

Nel nuovo studio The Elusive Relationship Between Structure and Color Emission in Beetle Luciferases, che compare sulla copertina del giornale Natura Recensioni Chimica , Naumov e colleghi forniscono la panoramica critica più completa del campo della bioluminescenza dei coleotteri, comprese le lucciole, ad oggi.

I ricercatori del NYUAD, compresi gli associati post-dottorato del gruppo Naumov César Carrasco-López e Stefan Schramm, e studente universitario Nathan M. Lui, identificare gli intricati fattori strutturali che governano il colore della luce emessa dalle luciferasi wild-type e mutanti, gli enzimi che generano la luce. Dimostrano anche che è possibile costruire una libreria di enzimi bioluminescenti in futuro, che consentirà ai ricercatori di controllare il colore e l'intensità dell'emissione di luce ingegnerizzando luciferasi a piacimento.

"Imparare dalla natura ci fornirà gli strumenti per progettare luciferasi in grado di emettere colori entro una vasta gamma di energie, " ha detto Naumov. "Questo ci aiuterà ad ampliare la gamma di applicazioni di questi e altri enzimi simili per alcune interessanti applicazioni in biologia e medicina, compresa la diagnosi precoce e la prevenzione delle malattie”.

Nel corso della storia umana, la bioluminescenza è stata fonte di ispirazione per gli scienziati, artisti, e laici. Funghi luminosi o ostracodi sono stati usati da tribù e soldati come lanterne per farsi strada attraverso le giungle senza bisogno di elettricità, e le lucciole venivano usate dai minatori come luci di sicurezza.

Il Premio Nobel per la Chimica nel 2008 è stato assegnato per la scoperta della proteina fluorescente verde, una proteina bioluminescente che si trova nella medusa Aequorea victoria. Oggi, la bioluminescenza è alla base di un gran numero di metodi bioanalitici, come l'imaging cellulare, ricerca sul cancro, e controllo della contaminazione degli alimenti, e un modo per convertire in modo efficiente l'energia immagazzinata nei legami chimici in luce che può essere facilmente rilevata. Per esempio, la bioluminescenza di alcuni ceppi batterici bioluminescenti viene utilizzata per monitorare la tossicità e la contaminazione dell'acqua. Le proteine ​​fluorescenti vengono inserite geneticamente nelle cellule e negli animali per analizzare importanti aspetti della dinamica di alcune malattie.

L'ultima ricerca del team Naumov del NYUAD è pronta a risolvere alcuni dei misteri che circondano la chimica della bioluminescenza e ad avvicinare questa ricerca alle applicazioni.