27 апреля 2017
Ученые из Института биоорганической химии РАН исследовали механизм свечения грибов, что поможет им приблизиться к осуществлению более сложной задачи — созданию светящихся растений.
Многие живые организмы — морские обитатели, насекомые, бактерии, грибы — светятся (что, конечно, заметно только в темноте, хотя делают они это все время). Это называется биолюминесценцией, в ее основе лежит химическая реакция, основные участники которой — пигмент люциферин и ферменты из класса люцифераза. Принцип биолюминесценции универсален, а строение молекул у разных организмов — индивидуально. Для многих из них механизм биолюминесценции уже был расшифрован, но не для грибов.
«Несмотря на то что светящиеся грибы известны с древности и были первым объектом в истории исследований биолюминесценции, вплоть до 2015 года не удавалось определить структуру основного субстрата (действующего вещества) — люциферина грибов. Мы первые узнали, как устроен люциферин, и продолжили дальнейшее изучение механизма его окисления, то есть самого процесса биолюминесценции», — пояснила автор работы Зинаида Осипова, научный сотрудник Группы синтеза природных соединений Института биоорганической химии РАН.
Как выяснили ученые, у грибов люциферин образуется из вещества-предшественника, причем в не светящихся грибах этот предлюциферин образуется даже в больших количествах, чем в тех, что светятся. Затем фермент гидроксилаза преобразует предлюциферин в люциферин, а люцифераза окисляет его с испусканием кванта света.
Сейчас известно около 80 видов светящихся грибов, которые встречаются по всему миру. Светиться могут и плодовое тело, и грибница, однако есть ли у этой способности какой-то практический смысл, пока неизвестно.
«Наиболее вероятной для нас кажется гипотеза наших коллег из Бразилии о том, что свечением в ночное время плодовые тела привлекают насекомых, которые затем распространяют грибные споры», — рассказала Осипова.
В целом работа Группы синтеза природных соединений не ограничивается биолюминесценцией грибов. Исследователи также расшифровали структуру люциферина сибирского почвенного червя вида Fridericia heliota и работают над созданием самостоятельно светящихся растений.
«Мы сейчас активно работаем над выделением белка люциферазы — второго компонента биолюминесцентной системы высших грибов. И надо сказать, уже достигли определенного успеха. Информация о генетической последовательности люциферазы и других белков в светящихся грибах приблизит нас к разработке автономно биолюминесцентных растений. Таких растений в природе не существует совсем», — рассказала Осипова.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Science Advances.
