Биологи из России научили грибы светиться всеми цветами радуги
Биологи из России и их японские и бразильские коллеги разгадали химический секрет свечения грибов и создали несколько искусственных аналогов их светящихся молекул, сияющих всеми цветами радуги, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
"Люциферин грибов состоит из двух важных фрагментов. Мы решили посмотреть, будет ли молекула светиться, если изменить один из фрагментов. Оказалось, что из шести синтезированных аналогов люциферина пять остались активными 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 из Института биоорганической химии РАН в Москве.
Существует множество живых существ, которые светятся по ночам или при отсутствии света. К числу таких организмов относятся рыбы-удильщики, приманивающие жертв свечением "крючка" на своей "удочке", а также бактерии, грибы и различные виды светлячков, использующие биолюминесценцию для привлечения партнеров для спаривания.
Источником этого света являются белковые молекулы, использующие кислород и клеточную "энерговалюту", молекулы АТФ, для того, чтобы вырабатывать частицы света в видимой или тепловой части спектра, окисляя особые пигментные молекулы-люциферины. То, как работают белки и их "топливо", сильно интересует ученых, так как такие природные источники свечения можно использовать для "подсветки" клеток во время экспериментов и для многих других целей.
Осипова и ряд ученых из ИБХ РАН, ИБФ СО РАН и Медицинского университета имени Пирогова в Москве приблизились к раскрытию химического секрета работы таких молекул в клетках светящихся грибов, встречающихся в пещерах и других темных уголках природы во всех регионах мира. Как отмечают российские исследователи, до настоящего времени никто не изучал того, как происходит реакция между белками и люциферинами внутри грибов, и они решили восполнить этот недостаток.
Выделив светящиеся молекулы и окисляющие их белки из клеток гриба Neonothopanus gardneri, который жители Бразилии называют "цветком кокоса" из-за того, что он растет у подножия пальм, ученые проследили за тем, как меняется их структура при излучении света, используя газовые хроматографы и масс-спектрометры.
Сделать это, как отмечают авторы статьи, было не так просто, так как продукт окисления люциферина грибов является крайне нестабильным веществом, что затрудняло его накопление и изучение его структуры. Когда ученые решили эту проблему, им удалось выяснить, что именно происходит со светящимся веществом, где оно окисляется и подобрать его искусственный аналог.
Этот аналог, как показали эксперименты с ним, можно легко модифицировать таким образом, что он не перестанет светиться, а поменяет свой цвет. Как шутят ученые, им удалось создать "цветные грибы". Что интересно, "заготовки" люциферина и его синтетических аналогов встречаются в клетках растений. Это позволяет, в принципе, создать первые "цветные" светящиеся растения, если добавить в их ДНК гены, отвечающие за производство окисляющего фермента и самого светящегося вещества - все остальные компоненты, отвечающие за свечение, уже на месте.
