13 апреля 2022
Ученые работают над созданием деревьев, которые могут светиться ночью
Прогулки в парках со светящимися растениями могут стать реальностью. Это результат работы участников международного научного проекта, среди которых представители Вятского государственного университета. Об этом рассказали в пресс-службе учебного заведения.
Ученые работают над созданием деревьев, которые могут светиться ночью, тем самым заменив уличные фонари, на долю которых приходится около 20% мирового потребление энергии. Подобное решение позволит не только решить глобальную проблему, но и предоставить высокий декоративный потенциал.
Впервые об этом задумались ученые Массачусетского технологического института, которые изучали естественный свет, излучаемый светлячками, некоторыми видами водорослей и медуз. Соответствующий эффект вызывается за счет химической реакцией фермента люцифераза, который производит свет в ходе окисления молекулы субстрата люциферина. Ученые внедряли фермент в структуру растения, что позволяло ему несколько часов светиться в темноте.
В настоящее время технология сталкивается с проблемами, в частности сложно внедрить чужеродные молекулы в другие организмы, не разрушая организма-хозяина. При этом такие растения не излучают достаточно света и светятся короткое время, что пока делает невозможным их использование на практике, однако благодаря открытию уникальной биолюминесцентной системы тропического гриба Neonothopanusnambi эту проблему стало возможным решить.
Такая система является полностью замкнутой и носит автономный характер. Грибной люциферин, окисляясь с люциферазой, затем конвертируется снова до исходного состояния. Таким образом, по аналогии можно говорить о вечном светящемся процессе как о вечном двигателе, работающем без приложения внешних усилий. Следовательно, для приложения данной биолюминесцентной системы на практике необходимо детально изучить все ее компоненты, которыми являются ферменты.
Недавно престижный журнал «Биоорганическая химия» подвел итоги ежегодного конкурса научных статей, где доцент кафедры биотехнологии ВятГУ Андрей Герасимов и магистрант Сергей Рогожкин удостоились диплому II степени за публикацию «Генно-инженерный синтез и свойства гиспидин-3-гидроксилазы – ключевого фермента биосинтеза люциферина грибов».
«Для того, чтобы описать этот процесс, необходимо изучить задействованные в нем ферменты. Мы в Институте биологии и биотехнологии ВятГУ взялись за исследование гиспидин-3-гидроксилазы – фермента, гидроксилизирующего вторичный метаболит– гиспидин, и отразили результаты работы в научной статье. Фактически в ней нашла отражение одна из ключевых стадий процесса — биосинтез люциферина (3-гидроксигиспидина), отвечающего за свечение. Помимо этого, мы впервые описали биохимические свойства данного фермента, нашли его уникальные кофакторы и условия функционирования invitro, — рассказал Андрей Герасимов.
По его словам, сведя результаты, которые были достигнуты на разных участках исследования, можно будет понять как «руководить» замкнутым механизмом свечения грибов и тем самым регулировать процесс, улучшать его, в частности за счет увеличения яркости и длительности свечения. Андрей Сергеевич не исключает и возможности использования других цветов.
Важное исследование, в котором принимают участие умы ВятГУ, позволит применять уникальную биологическую «лампочку» не только в растениях, но и в создании новых методов молекулярной фармакологии для тестирования активности лекарственных препаратов методами биолюминесценции, что позволит анализировать и разрабатывать лекарства нового поколения.
Автор: Анатолий Почивалов
