[루시페레이스] 3편 : Firefly, Renilla, NanoLuc의 차이점과 선택 팁
루시페레이스 리포터 어세이를 계획하고 있다면, 효소를 고르는 단계에서 살짝 고민이 될 수 있어요.
실험에 쓰이는 루시페레이스는 모두 빛을 내지만, 효소마다 구조, 반응 기질, 발광 강도, 안정성 등이 다르기 때문에 실험 목적에 따라 적절한 선택이 필요하답니다.
이번 글에서는 연구에서 많이 활용되는 Firefly luciferase, Renilla luciferase, NanoLuc luciferase의 특징과 활용 팁을 자세히 풀어볼게요.
Firefly Luciferase – 기본에 충실한 전통의 효소
가장 대표적인 루시페레이스는 바로 Firefly luciferase, 말 그대로 반딧불이에서 유래한 효소예요. 이 효소는 D-Luciferin이라는 기질과 ATP를 필요로 하며, 반응을 통해 녹색-노란색 계열의 빛(약 560nm 파장)을 내요.
이 루시페레이스는 유전자 발현량을 측정하는 데 기본형으로 많이 사용되며, 다양한 리포터 벡터에 쉽게 삽입할 수 있다는 장점이 있어요.
다만 ATP에 의존적이다 보니 세포의 대사 상태에 따라 발광량이 영향을 받을 수 있다는 점은 고려해야 해요. 그래서 세포 스트레스가 실험 결과에 영향을 미칠 수 있는 조건에서는 주의가 필요해요.
Renilla Luciferase – ATP 독립적이고 빠른 반응
두 번째로 소개할 루시페레이스는 Renilla luciferase, 바다산호(Renilla reniformis)에서 유래한 효소예요.
이 효소는 Coelenterazine이라는 기질을 사용하고, ATP가 필요 없다는 점이 큰 장점이에요. 발광 파장은 약 480nm로 청색 빛을 내고, 발광 반응 속도가 빠르기 때문에 즉각적인 측정이 필요한 실험에서 유용하게 사용돼요.
또한, Renilla luciferase는 이중 루시페레이스 실험에서 Firefly luciferase와 함께 사용되는 경우가 많아요. Firefly는 실험군, Renilla는 내부 기준용으로 설정하면, 실험 간 변동을 줄이면서 정량적 비교가 가능하거든요.
단점이라면, 발광이 빠르게 줄어들기 때문에 즉시 측정이 필수라는 점이에요. 실험 타이밍이 중요하다는 의미죠.
NanoLuc Luciferase – 고감도 실험의 최강자
최근 인기를 끌고 있는 효소는 바로 NanoLuc luciferase예요. 이 효소는 심해 갑각류에서 유래했으며, 기존 루시페레이스들보다 훨씬 작은 크기(약 19kDa)이면서도 빛의 강도는 100배 이상 밝은 초고감도 효소예요. NanoLuc은 furimazine이라는 특수 기질을 사용하고, 청색 빛(약 460nm)을 냅니다.
가장 큰 장점은 작은 단백질 발현량도 감지할 수 있을 만큼 민감도가 높고, 발광이 오랫동안 안정적으로 유지된다는 점이에요. 그래서 세포 내 상호작용을 분석하거나, 실시간 이미징이 필요한 생체 실험에 최적화되어 있어요.
다만, 전용 기질이 필요하고 시스템이 특허 기반으로 제공되는 경우가 많아 비용과 장비 호환성을 함께 고려해야 해요.
어떻게 골라야 할까?
결론적으로, 실험의 목표에 따라 효소 선택은 달라져요. 유전자 발현을 단순히 측정하고 싶다면 Firefly luciferase가 가장 무난하고, 실험 간 변동을 보정하고 싶다면 Renilla luciferase를 함께 사용하세요. 민감한 단백질 신호를 탐지하거나 살아있는 세포에서 미세한 변화를 보고 싶다면 NanoLuc이 가장 좋은 선택이에요.
특히 이중 루시페레이스 어세이를 고려한다면 Firefly와 Renilla 조합은 지금도 가장 널리 쓰이는 조합이고, 고감도 어세이를 하고 싶다면 NanoLuc을 메인으로 사용하는 것이 유리해요.