蛋白質的故事： 螢火蟲螢光素酵素（firefly luciferase）

夏夜中的螢火蟲，尾部會發出一閃一閃的亮光，相當特別而引 人注目。螢火蟲為什麼會發光？其實不只是螢火蟲，許多其他的生物也會發出類似的螢光，統稱生物螢光（bioluminescence）。研究顯示這些螢光都是利用同一類的發光原理：一種蟲螢光素（luciferrin）和一種蟲螢光酵素（luciferase）的氧化還原反應。

蟲螢光素酵素在常溫、常壓下使發光反應進行非常有效率，和三磷酸腺甘（ATP）作用產生複雜的氧化還原反應，這種反應是連續性的進行著。螢火蟲的光沒有伴隨熱，能量和效率非常高。約2∼10 ％的能量轉為熱量，而其餘能量完全用來發光，因此螢火蟲的光並不像電燈泡般燙人，故稱為「冷光」。

生物螢光中所使用的蟲螢光素和蟲螢光素酵素，目前已發現許多種不同的組合。螢火蟲所使用的蟲螢光素的結構式為：

螢火蟲的蟲螢光素酵素是一個分子量約 62 kDa 的氧化酵素（oxygenase） 但是和其他氧化酵素所不同的是，沒有額外的氧化還原互補官能基（redox prosthetic group）參與反應。螢火蟲的蟲螢光素酵素，其結構折疊成兩個不同的區域（domain）。結構中主要的部份 ，由殘基（residue）4 - 436 所組成，包含一個緊密的區域，其中又含有一個扭曲的反平行 β-桶形（antiparallel β-barrel），以及兩個β-平板（β-sheets)，並有α-螺旋在旁側。此蛋白質的碳端（C-terminus），殘基 440 - 544，另外形成一個小α+β區域 。

較大的氮端（N-terminal domain），兩個β-平板的子區域（subdomains）組合成五層 αβαβα的三級結構（tertiary structure）所以兩個α-螺旋像三明治一般被夾在平板之中，而其他的螺旋被包在相對於外邊的那一面。在這個酵素的結構中，兩個β-平板被弄傾斜，使得平行股（strand）的碳端可以互相靠近。 每個平板由八股組成，並顯示出向右扭轉的特性。每個平板的核心組成，由許多平行股和α-螺旋形成標準的右手交錯型連結（standard right-handed cross-over connections），結果就是螺旋重新排列在平板的兩側，反平行於各股。

碳端區域包含兩個短的反平行反平行 β-股（short antiparallel β-strands ）以及一個三股混合的β-平板，三個螺旋包在對邊。這種折疊的類型已經被分類為一種α+β架構。

螢火蟲的蟲螢光素酵素的活性部位（active site）的可能位置，可以由三個相關酵素家族：螢火蟲的蟲螢光素酵素、醯基輔酵素Ａ連接酵素（acyl-CoA ligase）、蛋白鏈合成酵素（peptide synthetase）的高度保存不變（highly conserved）的殘基位置來定出。