Использование светящихся бактерий в экологии


Высокая чувствительность люминесцентной системы даже к микроколичествам токсикантов, возможность быстрого получения результатов и точного количественного учета изменения состояния бактериальной клетки делает биолюминесцентный анализ одним из экспрессных методов биологического мониторинга окружающей среды. Бактериальная биолюминесценция обладает высокой чувствительностью к действию различных ингибиторов биологической активности многих анестетиков, наркотиков, промышленных ядов, инсектицидов, пестицидов, отравляющих и лекарственных веществ. Широко используются для этих целей бактерии двух родов: Photobacterium и Vibrio (P.phosphoreum, V.fischeri), генетически модифицированные штаммы различных бактерий, несущие lux-гены из природных морских (Photobacterium и Vibrio) и наземных (Photorhabdus luminescens) светящихся бактерий.

Биотесты с использованием живых бактерий отличаются от современных биотестов, использующих инфузории, дафнии, водоросли, рыб, лишь тем, что в качестве параметра жизнедеятельности измеряется биолюминесценция. Биотесты на светящихся бактериях дают количественную меру токсичности и часто превосходят известные биотесты по быстродействию, точности, чувствительности и простоте, позволяют контролировать одновременно значительное число токсикантов. Значительными преимуществами обладают лиофилизованные светящиеся бактерии, которые используются при анализе ряда веществ, ингибирующих свечение, а также выделенные из них фермент-субстратные системы. Предложен биотест с использованием иммобилизованных светящихся бактерий в качестве иммобилизованных использовали как культуры фотобактерий, так и рекомбинантные штаммы.

В основе этих методов лежит изменение интенсивности люминесценции биопрепаратов после воздействия того или иного анализируемого вещества. Концентрацию анализируемого вещества определяют, измеряя параметры излучения.

В Институте биофизики СО РАН разработаны методы и регламент получения комплектов реактивов для биолюминесцентного анализа на основе лиофилизированных светящихся бактерий и выделенной из них люминесцентной системы, которые используются в лабораторных и полевых условиях для решения различных задач экологии, медицины, образования. Опытные образцы разработанного ст.н.с. А.М.Кузнецовым биолюминесцентного биотеста успешно использованы в определении токсичности сточных вод и очистных сооружений в различных регионах, получили положительную оценку специалистов, гостированы и рекомендованы как дополнительные методы экологического мониторинга. Совместно с отделом медико-биологического приборостроения (заведующий – М.В.Сальников) СКТБ "Наука" производятся приборы для измерения биолюминесценции "Биолюминометр БЛМ 8703" и его модификации, которые комплектуются наборами лиофилизированных светящихся бактерий «Микробиосенсор В-17 677F» и лиофилизированного светящегося рекомбинантного штамма E.coli «Микробиосенсор ЕСК», а также комплектами реактивов для аналитической биолюминесценции "КРАБ". Комплекты «КРАБов», производимые в лаборатории бактериальной биолюминесценции под руководством ст.н.с. Н.А.Тюльковой, пригодны не только для экологических исследований (тестирование токсинов различного происхождения), но и для измерения активности различных ферментов, тестирования биологически активных веществ, НАД(Ф)Н, ФМН и т.д.

Бактерии и выделенные из них ферментативные люциферин-люциферазные системы и lux-гены стали одним из самых широко распространенных в биологии и медицине маркеров и тест-организмов

Литература

Гительзон И.И., Родичева Э.К., Медведева С.Е. и др. Светящиеся бактерии. Новосибирск: Наука, 1984. 275 с.

Родичева Э.К., Выдрякова Г.А., Медведева С.Е. Каталог культур светящихся бактерий, Новосибирск: Наука, 1997

Kuznetsov A.M., Rodicheva E.K., Medvedeva S.E. Analysis of river water by bioluminescent biotests. //Luminescence. 1999. V.14. N5, P.263-265

Родичева Э.К., Кузнецов А.М., Медведева С.Е. Вестник ОГУ, 2004

2006 ©  Bioluminescence and luminous organisms
http://bl.ibp.ru/