Новости

3 февраля, 2023 13:45

Ученые обнаружили вещество, заставляющее земляных червей светиться сильнее

Ученые исследовали новую систему биолюминесценции сибирских светящихся червей Henlea sp. и обнаружили два вещества-активатора свечения. Специалисты расшифровали структуры активаторов и создали их синтетические аналоги, которые усиливает свечение биолюминесцентной системы червей на три порядка. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Organic & Biomolecular Chemistry.
Н. С. Родионова. Источник: пресс-служба ФИЦ КНЦ СО РАН

На сегодняшний день известно около двух десятков видов светящихся кольчатых червей, в основном, тропических. Однако и в Сибири были найдены четыре биолюминесцентных вида, в том числе Fridericia heliota и два родственных вида Henlea: H.petushkovi и H.rodionovae, открытые красноярскими учеными. Эти земляные черви широко распространены в Красноярском крае и Иркутской области, их можно найти даже в обычном огороде. Исследователи изучают различные механизмы биолюминесценции, чтобы в дальнейшем использовать их, например, для биолюминесцентного маркирования, проведения иммуноанализов или даже для получения новых источников света.

Специалисты из Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и московского Института биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН ранее установили, что для производства света червям Henlea sp. требуются четыре основных компонента: люциферин, люцифераза, ионы кальция и кислород. Теперь исследователи обнаружили еще два вещества-активатора, многократно усиливающие биолюминесценцию, и выяснили их структуры. Одно из них оказалось аналогом витамина рибофлавина. Ранее его находили в археях и бактериях, где это соединение участвовало в защите ДНК микроорганизмов от ультрафиолетового излучения. Второй активатор представляет собой соединение, являющееся сульфатным производным первого активатора — дазафлавинсульфат.

Получив данные о структурах активаторов, ученые разработали улучшенную стратегию синтеза, которая состояла всего из четырех стадий, и успешно получили синтетический деазафлавин, усиливающий свечение биолюминесцентной системы Henlea sp. на три порядка.


Светящиеся черви. Источник: пресс-служба ФИЦ КНЦ СО РАН

«Обнаруженные активаторы биолюминесценции червей Henlea sp. представляют собой необычные производные деазафлавина. Без них испускаемый световой сигнал очень слабый. Мы предполагаем, что активатор представляет собой флуоресцентный хромофор, который поглощает энергию после окисления люциферина и переизлучает ее в видимом диапазоне света. Такого мы не встречали пока ни у одного биолюминесцентного организма. Полученные данные важны для понимания механизма работы данной биолюминесцентной системы», — рассказала старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат биологических наук Наталья Сергеевна Родионова.

Красноярские ученые на протяжение многих лет изучают биолюминесценцию земляных червей, в частности, ее химические составляющие и принципы действия, и уже достигли внушительных результатов.


В. Н. Петушков. Источник: пресс-служба ФИЦ КНЦ СО РАН

«За время работы наша группа сделала несколько открытий. Ранее мы обнаружили несколько новых светящихся червей в Сибири: вид Fridericia heliota и два родственных вида Henlea sp. Вместе с коллегами мы описали эти виды, выделили компоненты их биолюминесцентных систем. В результате для АТФ-зависимой системы F.heliota открыли новый, восьмой в мировом списке, природный люциферин, а также научились производить его синтетический аналог. При изучении кальций-зависимой биолюминесценции червей рода Henlea мы впервые обнаружили активаторы свечения. То есть каждая из этих биолюминесцентных систем уникальна. А ведь до наших исследований считалось, что биолюминесценция земляных червей проходит по единому перекись-зависимому механизму. Теперь таких механизмов, минимум, три», — прокомментировал ведущий научный сотрудник Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат биологических наук Валентин Николаевич Петушков.

Теги
Биология
29 февраля, 2024
Лишайники будут выделять больше парниковых газов при изменении климата
Красноярские ученые впервые обнаружили, что лишайники, растущие на живых деревьях, при повышении в...
21 февраля, 2024
Биологи открыли более ста полезных для фармацевтики веществ в японском цветке
Российские биологи исследовали химический состав садового многолетника анемонопсис крупнолистный (...