Bioluminesensi
Subunit transferase akan mengkatalisis pemindahan grup lemak asil yang teraktivasi ke air, oksigen, dan akseptor tiol. Kedua subunit lainnya, yaitu reduktase (54 kDa) dan sintetase (42 kDa) akan mengkatalisis reduksi senyawa asam lemak menjadi aldehida dengan reaksi sebagai berikut:
Komponen sistem bioluminesensi lainnya adalah flavoprotein yang disandikan oleh gen "luxF". Protein ini hanya ditemukan pada "Photobacterium" dan fungsinya belum diketahui tetapi dari sekuens asam aminonya, diketahui bahwa protein ini homolog dengan lusiferase. Pada bakteri juga ditemukan "luxG" yang diduga memiliki peranan dalam reaksi bioluminesensi untuk bakteri yang hidup di lingkungan perairan.
Khusus untuk "V. harveyi", juga ditemukan luxH yang berperan dalam sistem luminesensinya. Operon "lux" bekerja dibawah pengaruh protein regulator yang berupa protein reseptor ("luxR") dan autoinduser ("luxI").
Selain protein-protein yang disandikan oleh operon "lux", masih terdapat 4 protein lain yang memengaruhi reaksi bioluminesensi, yaitu lumazine, protein fluoresensi kuning, flavin reduktase, dan aldehida dehidrogenase. Lumazine yang ditemukan pada "Photobacterium" dan "Vibrio" berfungsi memperpendek panjang gelombang yang dihasilkan dari emisi cahaya (490 nm), sedangkan protein fluoresensi kuning
berfungsi mengubah panjang gelombang cahaya menjadi 540 nm pada "V. fischeri" sehingga cahaya yang diemisikan mengalami perubahan warna. Flavin reduktase dapat mengkatalisis reduksi FMN menjadi FMNH sehingga substrat tersedia terus-menerus karena. Yang terakhir adalah enzim aldehida dehidrogenase yang berperan dalam degradasi senyawa aldehida.
Pada dinoflagelata, substrat lusiferin yang berperan adalah tetrapirol yang mirip dengan klorofil namun berbeda pada ion metalnya. Struktur lusiferin yang seperti hampir sama juga ditemukan pada sejenis udang yang bergenus "euphausiid". Pada salah atu genus dinoflagelata yaitu "Gonyaulax", diketahui bahwa pada pH 8 molekul lusiferinnya akan berikatan dan
dilindungi oleh protein pengikat lusiferin. Namun begitu terjadi perubahah pH menjadi  6, luciferin akan mengalami perubahan konformasi dan mengakibatkan sisi aktinya bebas dan dihasilkan pendaran cahaya. "Coelenterazine" adalah jenis lusiferin dengan struktur "imidazopyrazinone" yang sangat banyak ditemukan pada makhluk hidup, terutama di lingkungan perairan. Telah diketahui bahwa ada 6 filum
makhluk hidup yang menggunakan lusiferin jenis ini, di antaranya adalah kopepoda, radiolaria, "ctenophore", "cnidarian", cumi, serta beberapa jenis ikan dan udang. Selain lusiferase, lusiferin jenis ini memiliki fotoprotein yang disebut "aequorin" untuk membantu penghasilan emisi cahaya. Substrat lusiferin pada "ostracod" (sejenis udang-udangan) berhasil dikristalisasi
dan dikarakterisasi pertama kali pada tahun 1957. Lusiferin jenis ini banyak terdapat pada genus "Cypridina" dan "Vargula", serta beberapa jenis ikan. Para peneliti menyatakan bahwa lusiferin "ostracod" disintesis dari asam amino triptofan, arginin, dan isoleusin namun jalur metabolisme pembuatannya masih belum diketahui. Diperkirakan bahwa mekanisme reaksi luminesensi pada beberapa ikan
tergantung dari makanannya. Beberapa jenis ikan dapat berhenti berpendar apabila kekurangan makanan. Kunang-kunang ("Photuris") menggunakan substrat berupa D-lusiferin untuk menghasilkan pendaran. D-lusiferin akan mengalami dekarboksilasi oksidatif dengan bantuan energi dari ATP sehingga dihasilkan emisi cahaya. Kunang-kunang juga memiliki enzim khusus yang dapat meregenerasi oksilusiferin menjadi
D-lusiferin yang dapat digunakan kembali sebagai substrat.. Selain D-lusiferin, senyawa L-lusiferin diketahui juga dapat menjadi substrat bagi kunang-kunang untuk menghasilkan pendaran.
Adanya penemuan tentang bioluminesensi telah dimanfaatkan manusia di dalam berbagai bidang, salah satunya adalah bidang medis. Di bidang tersebut bioluminesensi dimanfaatkan untuk mendeteksi keberadaan sel kanker dalam tubuh secara lebih cepat melalui suatu teknologi baru yang disebut "bioluminescence imaging" (BLI). Dengan BLI, ukuran dan lokasi sel kanker dalam tubuh dapat diketahui
sehingga tindakan perawatan yang tepat dapat ditentukan. Temuan ini juga dapat mempermudah riset mengenai perawatan atau obat kanker yang efektif dapat mengatasi penyakit tersebut karena perkembangan sel tumor dapat dipantau dengan lebih mudah.. Selain itu, bioluminesensi juga telah dimanfaatkan sebagai gen pelapor untuk melihat perkembangan atau ploriferasi sel punca manusia.
Penggunaan bioluminesensi sebagai gen pelapor juga telah diaplikasikan pada tanaman transgenik hasil rekayasa genetika. Salah satu penelitian yang telah dilakukan adalah penggunaan gen dari kunang-kunang pada tanaman tembakau transgenik yang diinfeksi dengan "Agrobacterium tumefaciens" untuk mengamati ekspresi dari gen yang dimasukkan ke tanaman tembakau tersebut. Dalam
bidang ekologi, mikroorganisme penghasil luminesensi juga dapat digunakan untuk pembuatan biosensor untuk mendeteksi keberadaan polutan atau kontaminan tertentu di lingkungan. Salah satu contoh yang telah diaplikasikan adalah pembuatan biosensor untuk deteksi senyawa ekotoksik organotin.. Dalam industri makanan, bioluminesensi yang memanfaakan penggunaan ATP juga telah dimanfaatkan untuk mendeteksi mikroba patogen yang terkandung di dalam makanan..