Материалы портала «Научная Россия»

Расшифрована структура ранее неизвестного светящегося белка

Расшифрована структура ранее неизвестного светящегося белка
Ученые Института биофизики СО РАН (Красноярск) совместно с коллегами из Института биоорганической химии РАН (Москва) расшифровали структуру и провели полный синтез нового светящегося белка люциферина.

Феномен биолюминесценции известен около двух с половиной тысячелетий, однако только в ХХ веке ученые вплотную взялись за изучение его химической природы. По современным оценкам, существует около 30 различных биолюминесцентных систем, но на данный момент известны структуры только семи природных люциферинов, последняя из которых была расшифрована 25 лет назад. В ходе недавнего исследования, проведенного совместно группой Синтеза природных соединений и лабораторией Биомолекулярной ЯМР-спектроскопии ИБХ РАН в Москве, а также Красноярской лабораторией фотобиологии ИБФ СО РАН, была расшифрована структура и проведен полный синтез нового люциферина, обладающего уникальными химическими свойствами. Этот люциферин является ключевым компонентом новой АТФ-зависимой биолюминесцентной системы.

Текст написан коллективом авторов работы:

червь

В результате успешной коллаборации трех научных групп из сибирского почвенного червя Fridericia heliota нами выделен новый люциферин — ключевой компонент новой АТФ-зависимой биолюминесцентной системы. Мы установили его структуру и провели встречный синтез. Возможно, механизм биолюминесценции подобен химической реакции, протекающей в хемилюминесцентных «светящихся палочках». Вероятно, в ходе реакции люминесценции происходит окисление одной из трех свободных карбоксильных групп люциферина, в то время как флуоресцентный остаток CompX отвечает за испускание квантов света. Результаты исследований опубликованы в журналах Tetrahedron Letters и Angewandte Chemie [9–11].

Открытый нами люциферин Friericia heliota имеет шансы занять свою нишу в области прикладной биолюминесценции. Во-первых, он прост в химическом синтезе: группа профессиональных химиков сделает себе такой же примерно за месяц. Во-вторых, он исключительно стабилен: при комнатной температуре в водном растворе сохраняет свою активность в течение месяцев, и даже лет. Люциферин светлячков — наиболее популярный сегодня люциферин в лабораторных и промышленных анализах — теряет свою активность в водном растворе уже в течение нескольких часов. В-третьих, в отличие от люциферина бактерий, он не токсичен.

На данный момент основное направление наших совместных исследований — структура различных аналогов люциферина и их роль в его биосинтезе (метаболизме), структура продукта окисления люциферина (оксилюциферин), установление аминокислотной последовательности и рекомбинантная продукция люциферазы — пока еще неизвестного нам фермента, который катализирует реакцию биолюминесценции. В дальнейшем мы планируем установить пути биосинтеза люциферина, выделить все ответственные за это ферменты и кодирующие их гены и перенести биолюминесценцию из олигохет в бактерию, а потом — очень может быть — и в подходящий эукариотический организм.

Основные результаты опубликованы в журнале Angewandte Chemie 

институт биоорганической химии ран москва синтез нового светящегося белка люциферина ученые института биофизики со ран красноярск

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий