Красноярские ученые создали светящиеся дрожжи

Красноярские ученые совместно с российскими и зарубежными коллегами смогли полностью описать механизм свечения грибов и создать с помощью этого открытия светящие дрожжи — для иллюстрации. Это открытие может быть полезно в медицине.

Пробирка со светящимися дрожжами выглядит так

Свечение наблюдается при взаимодействии двух компонентов — люциферазы и люциферина. Первая катализирует окисление второго и в результате этой реакции появляется свет. Основным вопросом было определение ферментов, необходимых для производства люциферина.

«Если вы понимаете, как устроена биолюминесцентная система, то можете добавить в пробирку необходимые компоненты и увидеть свечение. Важным этапом работы было выделение основных ферментов системы свечения грибов — люциферина и люциферазы. Нам удалось это сделать, используя комбинацию аналитических методов, что и позволило “разобрать” всю систему на составляющие», — рассказал один из участников исследования, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института биофизики СО РАН Константин Пуртов.

Ученые обнаружили ферменты, необходимые для запуска биосинтеза люциферина. Оказалось, что у грибов люциферин образуется из кофейной кислоты, которая содержится во всех растениях и является обычным метаболитом.

«Мы обнаружили в грибах необходимые компоненты для создания своеобразного генетического модуля, обеспечивающего биолюминесценцию: перенося его из генома в геном, мы можем сделать практически любой организм светящимся, что раньше было недостижимой целью для исследователей», — отметил первый автор статьи Алексей Котлобай, сотрудник Лаборатории химии метаболических путей ИБХ РАН (Москва).

Это подтверждают и эксперименты — фермент люциферазы протестировали в человеческих раковых клетках и в эмбрионах лягушки. Во всех случаях внедренный в клетки ген работал и при добавлении люциферина они начинали светиться. Таким образом, новую систему можно использовать в медицинских целях — например, для наблюдения миграции и распространения раковых клеток.

Так светится люцифераза в дрожжах, клетках человека, опухоли мыши и эмбрионе лягушки:

Открытие совершили Ученые Института биоорганической химии РАН и Красноярского научного центра СО РАН вместе с российскими и иностранными коллегами. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Фото: Сергей Шахов