Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
17 декабря 2017, воскресенье, 05:29
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

27 апреля 2017, 16:12

Российские ученые предложили механизм свечения грибов

Сотрудники Института биоорганической химии РАН (ИБХ РАН), Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН (ИБФ СО РАН) и Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н. И. Пирогова совместно с коллегами из Бразилии и Японии приблизились к разгадке механизма свечения грибов, сообщает совместный пресс-релиз ИБХ РАН и ИБФ СО РАН. Они установили структуру молекулы оксилюциферина – продукта реакции свечения – из грибов, а также синтезировали несколько искусственных аналогов люциферина, которые испускают свет разных цветов. Работа поддержана грантом РНФ, а её результаты опубликованы в журнале Science Advances.

«Известно, что бактерии, черви, грибы и множество морских организмов могут излучать свет. Это явление вызывало интерес ещё у Аристотеля, – говорит Илья Ямпольский, доктор химических наук, руководитель Группы синтеза природных соединений ИБХ РАН. – Но только в XX веке учёные выяснили, что само выделение света происходит благодаря молекуле люциферина, латинское название которой означает «несущий свет». В биолюминесцентной реакции эта молекула окисляется кислородом воздуха, а ускоряет процесс окисления фермент люцифераза. Этот белок-катализатор помогает люциферину превратиться в оксилюциферин, который в итоге испускает свет».

Фото: Архив Института биофизики СО РАН

История расшифровки структур природных люциферинов длится более 60 лет. К 1989 году были известны молекулы только семи светоизлучающих биологических пигментов. Прошло 25 лет, прежде чем учёные смогли расшифровать структуру нового люциферина. Сделала это группа учёных Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова (ИБХ) РАН и Института биофизики Сибирского отделения (ИБФ) РАН под руководством Ильи Ямпольского. Благодаря им в 2014 году «восьмой формулой света» стал биологический пигмент из сибирского почвенного червя Fridericia heliota, а в 2015 году список пополнился девятой формулой – люциферином грибов.

В новом исследовании эта же команда расшифровала структуру оксилюциферина грибов и провела синтез аналогов люциферина. Для получения продукта реакции биолюминесценции полученный в лаборатории люциферин смешивали с природным экстрактом люциферазы из светящихся грибов Neonotopanus nambi, которые собрали в лесах Вьетнама, а затем полученную смесь продуктов разделяли.

Механизм свечения считается расшифрованным, когда известны все участники этого сложного процесса: молекула-предшественник, ускоряющий биолюминесцентную реакцию фермент и молекула-продукт реакции. Для того чтобы определить структуру оксилюциферина, который образуется в ходе грибного свечения, учёным нужно было наработать большое количество этого продукта. Однако оксилюциферин оказался очень «капризным», нестабильным веществом, что осложняло его накопление.

«Перед нами, кроме всего прочего, стояла задача провести биолюминесцентную реакцию и найти условия, когда продукт будет сохраняться относительно долго. Такие условия мы подобрали, но даже законсервированный оксилюцефирин распадался – до Москвы доезжала лишь малая часть. Для определения общих характеристик молекулы его еще хватало, а вот для структурных исследований нет. Тогда московские коллеги, работающие на ЯМР-спектрометре, исследовали вещества, получающиеся при распаде молекулы, восстановили исходную структуру оксилюциферина и сравнили свойства полученной молекулы со свойствами оригинала. Совпадение доказало, что мы определили структуру последнего звена в реакции грибного свечения», – делится подробностями проведённой работы кандидат биологических наук, сотрудник ИБФ СО РАН Константин Пуртов.

Работа выполнялась при активном сотрудничестве с бразильскими коллегами. Благодаря уникальным экспериментам в атмосфере меченого кислорода (18О2) удалось не только подтвердить структуру продукта реакции, но и предложить механизм того, как именно люциферин грибов превращается в испускающую свет молекулу.

Илл.: Снежана Мажекенова/ИБХ РАН, ИБФ СО РАН

Промежуточным, но перспективным результатом исследования стали модифицированные молекулы люциферина, которые позволяют получить свечение разного цвета. «Теперь у нас есть «цветные грибы», – шутят участники исследования. Оказалось, что в грибной биолюминесценции спектр свечения зависит от структуры субстрата. Московские химики синтезировали различные структурные аналоги  люциферина, исследуя возможности реакции биолюминесценции грибов. В результате учёные получили целый ряд аналогов люциферина, обеспечивающих свечение почти всех цветов радуги.

«Люциферин грибов состоит из двух важных фрагментов (пираноновый и ароматический циклы). Мы решили посмотреть, будет ли молекула «светиться», если изменить один из фрагментов. Оказалось, что из шести синтезированных аналогов люциферина пять остались активными с экстрактом люциферазы, и светились разными цветами. Так мы, во-первых, подтвердили открытый нами механизм реакции, а во-вторых, продвинулись в понимании того, как можно этим процессом управлять», – рассказывает Зинаида Осипова, кандидат химических наук, научный сотрудник Группы синтеза природных соединений ИБХ РАН.

Кроме того, в ходе исследования авторы статьи получили данные, подтверждающие гипотезу о едином механизме биолюминесценции грибов. Важно, что основа механизма свечения грибов – такая распространённая молекула, как кофейная кислота, участвующая в метаболизме не только грибов, но и растений. Возможно, что в недалёком будущем именно биолюминесцентную систему грибов будут использовать для создания светящихся деревьев. Кофейная кислота есть у всех растений. Осталось только добавить несколько генов для синтеза ферментов реакции биолюминесценции, и тогда они засветятся.

Изучение биолюминесцентных организмов имеет не только фундаментальное, но и прикладное значение. Расшифровка системы свечения грибов, получение аналогов люциферина разной структуры, а значит, тест-систем разного цвета, может быть использовано в экологии для наблюдения за качеством окружающей среды или в медицине для проведения клинических анализов и поиска лекарств.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi автоматизация бизнеса Адыгея Александр Лавров альтернативная энергетика «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Байконур бактерии бедность библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса британское кино Византия визуальная антропология викинги вирусы Вольное историческое общество воспитание Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление грибы грипп дельфины демография демократия дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение змеи зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура картография католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые научный юмор неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. одаренные дети онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психоанализ психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент Россотрудничество русский язык рыбы Сергиев Посад сердце Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология финансовый рынок фольклор химия христианство Центр им.Хруничева черные дыры школа школьные олимпиады эволюция эволюция человека экология эмбриональное развитие эпидемии эпидемиология этика этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 495 980 1894.
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.