Ферменты из светящихся грибов заставили засветиться дрожжи

Ферменты, которые позволяют грибам светиться в темноте, могут заставить светиться и другие организмы. Чтобы это проиллюстрировать, ученые создали светящиеся в темноте дрожжи. Работа поддержана грантами (1, 2 Российского научного фонда (РНФ). Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Некоторые живые организмы — их называют биолюминесцентными — могут светиться за счет особых химических реакций. К ним относятся, например, светлячки, медузы и черви. Свою способность они используют для того, чтобы привлекать добычу, отпугивать хищников, общаться или маскироваться. Сегодня ученые знают о существовании тысяч видов разных светящихся организмов, и, чтобы испускать свет, они используют около сорока различных химических механизмов. Большая часть этих механизмов не изучена совсем или же изучена лишь частично.

Расшифровка механизма свечения грибов стала возможной благодаря многолетним предшествующим исследованиям. Еще в начале XIX века было установлено, что источник свечения гниющего дерева — грибница. В 2009 году Андерсон Оливейра и Кассиус Стевани определили, что все светящиеся грибы испускают свет благодаря единому механизму, а в 2015–2017 годах российские ученые под руководством Ильи Ямпольского совершили ряд ключевых открытий, в том числе определили структуру люциферина — молекулы, окисление которой приводит к испусканию света.

В ходе нового исследования ученые обнаружили в грибах все ферменты, которые нужны для производства люциферина — молекулы, благодаря окислению которой организмы и светятся. Исследователи протестировали работу фермента люциферазы, запускающего реакцию свечения, в различных типах клеток, включая человеческие раковые клетки и эмбрионы шпорцевой лягушки. Во всех случаях результат был положительным: внедренный ген работал в выбранных клетках, и после добавки люциферина они начинали светиться.

Люциферин в клетках образуется благодаря каскаду реакций, называемому «циклом кофейной кислоты», который запускают найденные учеными ферменты. Они могут «заставить» светиться любой организм, который производит кофейную кислоту. Можно добиться свечения и от других организмов. Для этого нужно добавить еще два фермента. Авторы работы продемонстрировали это, создав светящиеся в темноте дрожжи.

«Результаты этой работы открывают возможности как для новых фундаментальных исследований, например в области экологии грибов или фотофизики ферментов, так и для разработки новых молекулярных технологий», — комментирует один из авторов работы, сотрудник Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН Юлиана Мокрушина. Полученные результаты можно будет использовать для более детальной и качественной визуализации таких биологических процессов, как миграция раковых клеток, а также при разработке новых лекарств.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.