Welcome _ANONYMOUS!
Time: 05:31
Суббота, 19 августа 2017 г.
Главное Меню
· Главная
· Лаборатории
· Наши разработки
· БД "BioLumbase" природные
· БД "BioLumbase" трансгенные
· Каталог штаммов
· Публикации

· Контактная информация

· FAQ
· Web-ссылки

Биолюминесценция
· Основы биолюмиинесценции
· Биолюминесценция в науке
· Биолюминесценция в образовании
· Прикладная биолюминесценция

Now on-line
Сейчас, 10 гостей и 0 посетителей онлайн..

Вы анонимный пользователь.


Language of interface
Выберите язык интерфейса:


Log in
 





Регистрация


 

Бактериальная люминесценция
Природа бактериальной люминесценции
.: Дата публикации 30-Ноя-2006 :: Просмотров: 833 :: Печатать текущую страницу :: Печатать все страницы:.

Свечение бактерий в благоприятных условиях довольно яркое, в слегка затемненном помещении его хорошо видно невооруженным глазом. Колонии фотобактерий, выросшие на твердой питательной среде, светятся холодным зеленовато-голубым светом, напоминая сияние заснеженных полей в морозную лунную ночь или мерцающее звездное небо. Живые бактериальные светильники иногда использовали для освещения: в 1935 году светящимися бактериями был освещен большой зал Международного конгресса в Париже; советский микробиолог А.А.Егорова использовала светящиеся бактерии для освещения лаборатории во время войны; микробиологи Р.И.Чумакова и Ю.И.Сорокин во время встречи Нового года в одной их экспедиций в Индийский океан, когда НИС проходило экватор, создали из светящихся бактерий живую картину заснеженного леса в лунную ночь. Это впечатляющее зрелище навсегда осталось в памяти участников рейса.

Биолюминесценция бактерий является одной из разновидностей хемилюминесцентной реакции, для осуществления которой необходимы восстановленный флавинмононуклеотид, кислород, длинноцепочечный альдегид и фермент - люцифераза, а конечными продуктами являются жирная кислота, вода и видимый свет:

люцифераза
ФМН. Н2 + RСНО + O2
————————>
ФМН + RCOOH + H2 O+ свет

Обычно свечение бактерий имеет голубоват-зеленый цвет ( max ~ 478nm. MAX ~ 490nm), но обнаружены среди V. fischeri штаммы со свечением желтого цвета ( max ~ 545nm).
Последовательность ДНК, кодирующая белки люминесцентной системы, называется lux-генами. Бактериальная люцифераза является гетеродимером, состоящим из двух различных полипептидов, называемых и ? субъединицами (с молекулярной массой 40 kDa и 37 kDa, соответственно), которые кодируются luxA и luxB генами. Активный сайт находится на субъединице. При отсутствии ? субъединицы субъединица дает низкий уровень интенсивности света. На основе имеющейся модели кристаллической структуры люциферазы V. harveyi было высказано предположение, что ? субъединица выполняет роль поддерживающего основания в конформационном изменении субъединицы в ходе катализа.
Постоянная световая эмиссия люминесцентных бактерий обеспечивается несколькими различными ферментами, непрерывно производящими компоненты, необходимые для реакции биолюминесценции. Такие ферменты закодированы на lux-опероне; в частности редуктаза жирной кислоты, мультиферментный комплекс, который кодируют несколько lux- генов (luxC, luxD, и luxE), немедленно фланг luxA и luxB гены люциферазы. Другие гены, включая luxF, luxG, and luxH, чьи функции пока ясно не определены и не ясна их роль для биолюминесценции, также находятся в lux опероне. Для обеспечения экспрессии биолюминесценции достаточно фрагмента ДНК размером 9 т.п.н., которые кодируют следующие гены: luxR (репрессор), luxI (индуктор), luxCluxD (альдегид), luxAluxB (люцифераза), luxE (альдегид) - (Meighen, 1994). Порядок структурных генов luxC, luxD, luxE, кодирующих синтез альдегидного фактора, и люциферазных генов (luxA и luxB), был одинаков у разных видов бактерий, указывая на близость люминесцентных систем. В то же время регуляторная сторона lux систем заметно дивергировала, в результате чего некоторые регуляторные гены lux (luxI, luxR), встречаемые у V.fscheri, не обнаружили аналогов у V.harveyi.
Различия в интенсивности биолюминесценции обусловлены активностью метаболизма, контролируемой общей и специфичной регуляцией экспрессии бактериальных оперонов. Эмиссия света светящимися бактериями зависит от роста и окружающей среды. В лабораторной установке светящиеся бактерии, растущие в жидких средах при низкой плотности клеток, испускают минимальное количество света из-за слабой экспрессии luxCDABE генов и дефицита предшественников бактериальной люциферазной реакции. От середины до конца экспоненциальной фазы роста, интенсивность световой эмиссии резко повышается в результате быстрого накопления синтезируемых субстратов и ферментов для активации экспрессии luxCDABE генов. Биолюминесценция имеет место при достижении пороговой концентрации автоиндуктора в среде, когда плотность клеток в культуре достигает 107. Плотностно-зависимая регуляция экспрессии генов (автоиндукция), или “quorum sensing” (эффект кворума), впервые описанный у V. fischeri и V.harveyi, существует у бактерий многих видов, патогенных и симбиотических, грам-отрицательных и грам-положительных.

В коллекции культур ИБСО проводятся систематические исследования для подтверждения видовой принадлежности и аутентичности коллекционных штаммов, изучение кинетических свойств люминесцентной системы, особенностей роста, люминесценции, морфологии и т.д., ведется детальный анализ природного разнообразия светящихся бактерий. Исследование структуры колоний светящихся бактерий выявило плотную упаковку клеток двух и более морфотипов. Исследованы нуклеотидная последовательность генов, структура изолированных нуклеоидов и люциферазы. Показано, что гистоно-подобные белки локализуются на плотно упакованных районах бактериального нуклеоида, содержащих нуклеосомные глобулы и участвуют в компактизации бактериальной хромосомы. С помощью методов электронной цитохимии показано, что синтез люциферазы в клетках P.leiognathi и V.harveyi осуществляется в цитоплазме по периферии нуклеоида, некоторая часть фермента выявлялась в периплазматическом пространстве. Визуализация продуктов lux-генов демонстрирует возможность эффективного использования электронно-микроскопического метода мечения антител коллоидным золотом для изучения экспрессии, накопления и транспорта люцифераз фотобактерий. Исследовано действие ряда химических веществ различной природы на люциферазу, метаболизм и ультраструктуру светящихся бактерий. Изучена возможная роль светящихся бактерий в трансформации природных биополимеров. Коллекция светящихся бактерий ИБСО служит базой для получения векторов с люминесцентными генами, клонируемыми в различные организмы

Литература: Чумакова Р.И., Гительзон И.И. Светящиеся бактерии М: Наука, 1975
Гительзон И.И. Светящиеся бактерии Новосибирск: Наука, 1984
Родичева Э.К., Выдрякова Г.А., Медведева С.Е. Каталог культур светящихся бактерий, Новосибирск: Наука, 1997
Родичева Э.К., Медведева С.Е., Выдрякова Г.А., Чугаева Ю.В., Кузнецов А.М. Сохранение генофонда и перспективы использования специализированной коллекции светящихся бактерий института биофизики СО РАН. //Прикладная биохим. и микробиол. 1998. Т.34, №1. С.75-82.

.: Вернуться в документ Биолюминесценция в науке :: Вернуться в меню Документов :.
 

Laboratory of Bacterial Bioluminescence © 2004-2013
This site is supported by a grant № 05-07-90157b from the Russian Foundation for Basic Researches
Insitute of Biophysics SB RAS

Яндекс цитирования