Une équipe de chercheurs du Smart Materials Lab (SML) de la NYU Abu Dhabi (NYUAD) dirigée par le professeur de chimie Panče Naumov a mené une revue approfondie de la littérature scientifique concernant la production naturelle de lumière, appelé bioluminescence, et développé des conclusions qui aideront d'autres dans le domaine à orienter leurs recherches pour découvrir les mystères derrière ce phénomène naturel fascinant.

Dans la nouvelle étude The Elusive Relationship Between Structure and Color Emission in Beetle Luciferases, qui fait la couverture du journal Nature Avis Chimie , Naumov et ses collègues fournissent l'aperçu critique le plus complet du domaine de la bioluminescence des coléoptères, y compris les lucioles, à ce jour.

Les chercheurs de NYUAD, dont les post-doctorants du groupe Naumov César Carrasco-López et Stefan Schramm, et étudiant de premier cycle Nathan M. Lui, identifier les facteurs structurels complexes qui régissent la couleur de la lumière émise par les luciférases de type sauvage et mutantes, les enzymes qui génèrent la lumière. Ils démontrent également qu'il est possible de construire une bibliothèque d'enzymes bioluminescentes à l'avenir, qui permettra aux chercheurs de contrôler la couleur et l'intensité de l'émission lumineuse en créant des luciférases à volonté.

« L'apprentissage de la nature nous fournira des outils pour concevoir des luciférases capables d'émettre des couleurs dans une large gamme d'énergies, " a déclaré Naumov. " Cela nous aidera à terme à élargir la gamme d'applications de ces enzymes et d'enzymes similaires pour des applications passionnantes en biologie et en médecine, y compris le diagnostic précoce et la prévention des maladies.

Tout au long de l'histoire de l'homme, la bioluminescence a été une source d'inspiration pour les scientifiques, artistes, et les laïcs. Des champignons ou des ostracodes lumineux ont été utilisés par les tribus et les soldats comme lanternes pour se frayer un chemin à travers les jungles sans avoir besoin d'électricité, et les lucioles étaient utilisées par les mineurs comme feux de sécurité.

Le prix Nobel de chimie en 2008 a été décerné pour la découverte de la protéine fluorescente verte, une protéine bioluminescente trouvée dans la méduse Aequorea victoria. Aujourd'hui, la bioluminescence est à la base d'un grand nombre de méthodes bioanalytiques, comme l'imagerie cellulaire, recherche contre le cancer, et le contrôle de la contamination des aliments, et un moyen de convertir efficacement l'énergie stockée dans les liaisons chimiques en lumière qui peut être facilement détectée. Par exemple, la bioluminescence de certaines souches bactériennes bioluminescentes est utilisée pour surveiller la toxicité et la contamination de l'eau. Les protéines fluorescentes sont génétiquement insérées dans des cellules et des animaux pour analyser des aspects importants de la dynamique de certaines maladies.

Les dernières recherches de l'équipe Naumov de la NYUAD sont prêtes à résoudre certains des mystères entourant la chimie de la bioluminescence et à rapprocher cette recherche des applications.