发光基因(1uxgene)系统中包括结构基因luxC，D，A，B，E和调节基因luxI和luxR等。从不同发光细菌中分离得到的发光基因其种类和数量有所差异，但以上五个结构基因luxC，D，A，B，E是普遍存在于已知的所有发光细菌中的。编码菌荧光素酶的基因是luxA和luxB，在lux操纵子中，luxA和luxB是紧密相连的。以哈维氏弧菌(Vibrioharveyi)为例，其luxA基因中含有1065bp，编码的α亚基是9380个氨基酸的多肽，分子量为40kD；luxB基因中含有972bp，编码的β亚基是有10个氨基酸的多肽，分子量为36kD。由α、β两亚基组成的荧光酶的分子量为76kD。编码脂肪酸还原酶(多肽转移酶和还原酶)的luxC和luxD位于luxA、luxB基因的上游一侧，编码合成酶的luxE基因位于luxA，luxB基因的下游一侧。luxC含有1431bp，编码的蛋白质含有897个氨基酸，分子量为55kD；luxD编码的蛋白质分子量为33kD；luxE编码的蛋白质分子量为42kD。在明亮发光杆菌中还发现有luxF基因，它通常位于luxB和luxE之间，其编码的蛋白质分子量为26kD左右，但luxF基因在弧菌属和异短杆菌属中的发光基因系统中尚未被发现。在以上所有菌株的操纵子中，这些基因的顺序都相同，均为luxCDAB(F)E。
在lux系统中，结构基因上游有0433个调节基因，它们是luxI和luxR。它们分别属于两个不同的操纵子之中，luxI在右面的操纵子中，右面的操纵子中还含有luxCDAB(F)E基因，luxI位于luxC的上游。lux系统的整个结构如下：luxR，luxDAB(F)E。luxI编码的是发光细菌自诱导物(autoinducer)因子合成酶，luxR编码的是发光系统的调节蛋白。研究表明，luxI和luxR基因的表达产物都是lux系统完整表达并产生发光的调节物质，任何一个基因的有效突变都会改变lux系统的表达水平，甚至使发光细菌变为暗变种。
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