本酶催化的反应为Coelenterazine H + O2 = Excited Coelenteramide H Monoanion + CO2 (Over-All Reaction);;(1a) Coelenterazine H + O2 = Coelenterazine H Dioxetanone;;(1b) Coelenterazine H Dioxetanone = Excited Coelenteramide H Monoanion + CO2，系统名称为Coelenterazine H:oxygen 2-Oxidoreductase (Decarboxylating)，该酶已从软珊瑚海肾（Renilla reniformis）中研究。反应发生前，底物被腔肠素结合蛋白隔离。钙离子浓度升高会释放底物，底物随后与荧光素酶相互作用。结合底物后，酶催化加氧反应，产生非常短暂的氢过氧化物，环化为二氧杂环丁酮结构，该结构崩塌释放一个CO2分子。二氧杂环丁酮的自发分解释放产生腔肠酰胺产物激发态所需的能量（约50千卡/摩尔），该激发态是单线态单阴离子形式。在体内，产物经历向辅助蛋白——绿色荧光蛋白（GFP）的非辐射能量转移，产生绿色生物发光。在体外（无GFP时），产物发出蓝光。
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