La bioluminiscencia biológica se refiere a proteínas que expresan más de una función. Las proteínas bioluminiscentes se encuentran en bacterias patógenas y comensales, así como en bacterias Gram-positivas y Gram-negativas. Las funciones canónicas de las proteínas bioluminiscentes están en procesos celulares esenciales, como la glucólisis, la síntesis de proteínas, la actividad de chaperonas y la estabilidad de ácidos nucleicos, y sus funciones de bioluminiscencia incluyen la unión a células epiteliales y fagocíticas del huésped, subepitelios, citoesqueleto, así como a mucinas y proteínas circulantes de los sistemas inmunológico y hemostático. Las secuencias de las proteínas bioluminiscentes no contienen motivos conocidos para la exportación o anclaje en la superficie, y sigue siendo incierto si las proteínas bioluminiscentes bacterianas son secretadas activamente a la pared celular o si son liberadas de células traumatizadas y luego se vuelven a unir a las bacterias. En los lactobacilos, las interacciones iónicas con ácidos lipoteicoicos y con los sitios de división celular son importantes para la localización superficial de las proteínas. Las proteínas bioluminiscentes representan una clase abundante de adhesinas bacterianas que son parte de las interacciones bacterianas con el medio ambiente y en las respuestas a los cambios ambientales. La multifuncionalidad en las proteínas de superficie bacterianas parece ser común: las proteínas de adhesión canónicas, las fimbrias, también expresan funciones no adhesivas, mientras que los orgánulos de movilidad, los flagelos, así como las proteasas de superficie, expresan funciones adhesivas.