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生物发光是一种自然现象，人类发现生物发光已经有很多年的历史了，但是直到最近50年才得到深入的研究并用于生物检测分析领域中。概括的说，生物发光是指通过自身的生物化学反应产生了处于激发态的产物，产物在回到基态的过程中释放出光子产生发光的现象。这一现象主要是由生物发光蛋白决定的，目前研究最为广泛的生物发光蛋白是来自甲壳虫的荧光素酶，特别是荧科家族的萤火虫荧光素酶。萤火虫荧光素酶是以ATP、荧光素、氧气及镁离子为底物生成激发态的氧化荧光素，在产物回到基态的过程中在560nm处形成黄绿色发光。
萤火虫荧光素酶以其高灵敏度及没有发光背景的优势在生物分析领域有着广泛的应用。例如，对ATP或环境微生物的检测；用作报告基因；用于DNA检测及测序；用于研究蛋白与蛋白间相互作用的研究以及分子影像等。但是萤火虫荧光素酶的稳定性非常不好，尤其是在体外，这在很大程度上限制了它的应用。发展高稳定、高活性的萤火虫荧光素酶对于拓展萤火虫荧光素酶在生物分析中的应用和提高现有检测方法的可靠性与灵敏度具有重要的意义。
本研究在前人针对北美萤火虫荧光素酶进行改造的研究基础上，策略性地选择了提高北美萤火虫荧光素酶热稳定性的改造位点与提高酶活性的改造位点进行组合定点突变，最终获得了一种新的荧光素酶突变体firefly luciferase-E354K,I423L，D436G,L530R。经过与野生型萤火虫荧光素酶及单一的针对提高酶活性改造的突变体进行比较，结果显示该酶的热稳定性及酶活性都得到了明显改善。最后将改造获得的萤火虫荧光素酶突变体FIREFLY LUCIFERASE-E354K,I423L，D436G,L530R用于ATP或大肠杆菌及酵母菌的实际检测中，并与野生型萤火虫荧光素酶进行了比较。