發(fā)光基因（lux gene）系統(tǒng)中包括結構基因luxC，D，A，B，E 和調節(jié)基因luxI和luxR 等。從不同發(fā)光細菌中分離得到的發(fā)光基因其種類和數(shù)量有所差異，例如luxF僅發(fā)現(xiàn)于明亮發(fā)光桿菌，但以上五個結構基因luxC，D，A，B，E 是普遍存在于已知的所有發(fā)光細菌中的。編碼菌熒光素酶的基因是luxA 和luxB，在lux操縱子中，luxA 和luxB 是緊密相連的。以哈維氏弧菌（Vibrio harveyi）為例，其luxA 基因中含有1065bp，編碼的α亞基是355個氨基酸的多肽，分子量為40kD；luxB基因中含有972bp，編碼的β亞基是有324個氨基酸的多肽，分子量為36kD。由α、β兩亞基組成的熒光酶的分子量為76 kD。編碼脂肪酸還原酶(多肽轉移酶和還原酶）的luxC和luxD位于luxA、luxB基因的上游一側，編碼合成酶的luxE基因位于luxA，luxB基因的下游一側。luxC 含有1431bp，編碼的蛋白質含有477個氨基酸，分子量為55 kD；luxD 編碼的蛋白質分子量為33 kD；luxE編碼的蛋白質分子量為42 kD。在明亮發(fā)光桿菌中還發(fā)現(xiàn)有l(wèi)uxF基因，它通常位于luxB和luxE之間，其編碼的蛋白質分子量為26 kD 左右，但lux F基因在弧菌屬和異短桿菌屬中的發(fā)光基因系統(tǒng)中尚未被發(fā)現(xiàn)。在以上所有菌株的操縱子中，這些基因的順序都相同，均為lux CDAB(F)E。
在lux 系統(tǒng)中，結構基因上游有2個調節(jié)基因，它們是lux I和luxR。它們分別屬于兩個不同的操縱子之中，lux I在右面的操縱子中，右面的操縱子中還含有l(wèi)ux CDAB(F)E基因，lux I位于lux C 的上游。lux 系統(tǒng)的整個結構如下：luxR，lux DAB(F)E。lux I編碼的是發(fā)光細菌自誘導物（autoinducer）因子合成酶，luxR 編碼的是發(fā)光系統(tǒng)的調節(jié)蛋白。研究表明，luxI和luxR基因的表達產物都是lux 系統(tǒng)完整表達并產生發(fā)光的調節(jié)物質，任何一個基因的有效突變都會改變lux系統(tǒng)的表達水平，甚至使發(fā)光細菌變?yōu)榘底兎N。
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