2018年11月26日，俄罗斯科学院的研究者及其英国、西班牙、巴西、日本和奥地利的同事们共同在PNAS发文，充分描述了真菌发光的机制。研究表明，真菌只利用四种关键酶就可以发光，而这些酶转移到其他生物体也可以使它们发光。 

　　一些生物体由于体内特殊的化学反应而发光，这种现象被称为生物发光，例如萤火虫，水母和蠕虫等。科学家已经发现了数千种发光生物和大约40种发光的化学机制。其中只有少部分机制被系统研究过。 

　　此项研究中，科学家发现了真菌中的一组合成荧光素的酶和荧光素酶。研究人员首先使用各种类型的细胞来测试荧光素酶的活性，包括人类癌细胞和爪状青蛙胚胎，结果在所有情况下，都获得了阳性结果：引入基因表达的荧光素酶在细胞中具有活性，使加入的荧光素氧化发光。 

　　接着，为了研究真菌生物发光的过程，研究者将整个系统“拆解”成组件，结果真菌发光系统出人意料地简单。咖啡酸经酶1（hispidin synthase ，HispS）将咖啡酸转化为hispidin，经酶2（H3H）羟基化，生成3-hydroxyhispidin (真菌荧光素)。酶3 (luciferase，Luz)加入分子氧，产生一种内过氧化物，作为一种高能量的中间体，通过分解产生氧化荧光素(caffeylpyruvate)和光发射。氧化荧光素可以通过酶4（caffeylpyruvate hydrolase ，CPH）循环转化为咖啡酸。因此，在真菌细胞中进行咖啡酸循环的酶活性对于任何产生咖啡酸的生物体发光是必要且充分的。如果一种生物不含咖啡酸，也可以通过添加酶来诱导发光，研究者通过设计一种在黑暗中发光的酵母菌株已经证实。 

　　研究者在真菌中发现了为生物发光创建遗传模块所需的成分，通过基因转移，几乎可以使任何生物体发光。该研究为基础研究开辟了新道路，例如真菌生态学或酶的光物理学。新系统可用于各种生物过程的可视化，例如跟踪癌细胞的肿瘤生长和迁移，以及开发新药物。 

　　吴晓燕 编译自https：//phys.org/news/2018-11-scientists-uncover-mechanism-fungal-luminescence.html 

　　原文链接：https://www.pnas.org/content/early/2018/11/21/1803615115 

原文标题：Genetically encodable bioluminescent system from fungi