Текст уведомления здесь

Российские ученые выделили новое вещество из японского светящегося червя

Люцифераза морской полихеты Odontosyllis umdecimdonta не имеет известных аналогов.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова совместно с японскими и американскими коллегами выделили и охарактеризовали вещества, позволяющие морскому многощетинковому кольчатому червю Odontosyllis umdecimdonta светиться — биолюминесцировать. При этом они не обнаружили аналогов люциферазы (фермента, обеспечивающего свечение) данного червя среди белков других живых существ аналогичного назначения. Также у этого вещества обнаружилось несколько необычных свойств. С препринтом научной статьи можно ознакомиться на сайте biorXiv, также она принята к публикации в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications. Работа поддержана грантом РНФ.

Обитающий в водах Японии кольчатый червь Odontosyllis umdecimdonta относится к роду Odontosyllis, чьи представители устраивают красочные демонстрации биолюминесценции во время брачных игр. Известно, что свечение им, как и многим способным к биолюминесценции организмам, обеспечивает система из люциферина и люциферазы. Люциферины — это небольшие молекулы, способные легко отдавать электроны, т. е. окисляться. Окисление люциферинов осуществляется благодаря работе люцифераз. Люциферины и кислород связываются с этими ферментами и присоединяются друг к другу на их поверхности. В ряде случаев для этого требуются дополнительные вещества — кофакторы, например ионы магния.

Существует несколько классов люциферинов и люцифераз, но к каким из них относятся «светящиеся вещества» Odontosyllis, до сих пор не было известно. Не был понятен и механизм их реакций друг с другом. Поэтому авторы статьи, среди которых есть ведущие мировые специалисты по биолюминесценции, выделили люциферин и люциферазу из Odontosyllis umdecimdonta. Для этого они выловили несколько особей этого вида в бухте Тояма после захода солнца 6 октября 2016 года, приманив червей фонариком, поднесенным к поверхности воды. Дата не случайна: брачные демонстрации Odontosyllis umdecimdonta устраивают всегда в первое новолуние октября.

Тела пойманных червей лиофилизировали (высушили) и из полученного материала выделили ДНК и РНК. В них нашли четыре участка, предположительно кодирующие люциферазу, и определили последовательности нуклеотидов в них. Далее их по одному вводили в культуры клеток эмбриональной почки человека HEK293NT и через некоторое время проверяли: вытяжка (лизат) из каких клеток будет светиться. На основе этой информации ученые установили, какой из четырех генов-кандидатов кодирует соответствующую люциферазу. Сам фермент выделили из тканей Odontosyllis umdecimdonta вместе с другими белками и очистили, используя ионообменную хроматографию и электрофорез в полиакриламидном геле.

На следующем этапе работы in vitro, то есть вне живых клеток, провели реакцию окисления люциферина этого кольчатого червя кислородом с помощью ранее выделенной люциферазы. В ряде случаев в пробирку добавляли различные кофакторы, в том числе уже упомянутые выше ионы магния, и измеряли изменение скорости реакции при повышении и понижении их концентрации. Так ученые устанавливали, нужны ли исследуемые кофакторы червю Odontosyllis umdecimdonta для свечения.

Выяснилось, что молекула люциферазы японского морского червя состоит из 329 аминокислот. Последовательность нуклеотидов в кодирующем ее гене такова, что она не соответствует ни одной из уже известных для генов люцифераз. Таким образом, «фермент свечения» Odontosyllis umdecimdonta необходимо выделить в собственную группу. По-видимому, люцифераза этих многощетинковых червей возникла независимо от люцифераз родственных им организмов. Для ее реакции с люциферином и кислородом in vitro не требовалось никаких кофакторов, в том числе и магния, хотя авторы предыдущих работ предполагали, что Odontosyllis umdecimdonta для свечения нужны ионы этого металла.

К сожалению, «выращивание» люциферазы в клетках HEK293NT показало, что этот белок не проходит через их мембраны. Это означает, что использовать его как инструмент для различных биологических исследований будет неудобно. Обычно светящиеся белки выделяются клетками наружу и способны перемещаться вне их. К генам таких ферментов можно добавить последовательности нуклеотидов, кодирующие исследуемые молекулы, и по интенсивности свечения этих белков и местам его проявления определять, что происходит с ними. Большинство исследований с применением зеленого флуоресцентного белка (GFP) и близких к нему по свойствам молекул построено именно на этом принципе. Таким образом, исследования люциферазы Odontosyllis umdecimdonta носят скорее фундаментальный характер.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы