Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Российские ученые получили белок-мутант, излучающий много света
22.05.2012

Российские ученые получили белок-мутант, излучающий много света

Оценка: 0.0    2676 0 Наука и Технологии
11:23
С помощью генетических манипуляций учёные направленно изменяли нормальное положение аминокислот в белке

Чтобы понять, что происходит внутри клетки в режиме реального времени, учёные часто используют биолюминесцентные белки-репортеры с красивым названием «люцифераза» (от слова «люцифер» – светоносец).

По тому же пути пошёл и коллектив российских исследователей из Института биофизики СО РАН, пытаясь подсмотреть за внутриклеточными процессами. Сибирские учёные клонировали ген, кодирующий люциферазу морских копепод (ракообразных) и модифицировали этот белок, ответственный за свечение этих организмов, с помощью генноинженерных методов. Изучив интенсивность люминесценции таких молекул, исследователи впервые продемонстрировали, что модифицированные белки испускают в 5 раз больше света, чем их природные, не изменённые аналоги. Результаты работы опубликованы в Biochemical and Biophysical Research Communications..

Пожалуй, сегодня не найдётся ни одной крупной фармацевтической компании, которая не использовала бы в доклинических испытаниях лекарственных препаратов биолюминесцентные системы мониторинга. Для того, чтобы выводить эти эксперименты на новый уровень, необходимо ещё более чётко представлять, какие процессы происходят внутри клетки в режиме реального времени. Это довольно сложно, поэтому в мире не так много научных групп ставят перед собой такие задачи. По одному коллективу есть в США, Японии, и России. У нас этими исследованиями занимаются учёные Института биофизики СО РАН. Они решили заглянуть в клетку, используя модифированные светящиеся белки – люциферазы. Их выбор основывался на том, что ранее лаборатория уже работала с геном метридий, кодирующим люциферазу этих организмов.

«В некоторых случаях длительный мониторинг внутриклеточных событий с помощью люцифераз в режиме реального времени сопряжён с определёнными трудностями, особенно, если в качестве белка-репортера используется люцифераза светляков, для биолюминесцентной реакции которой помимо специфического субстрата, люциферина, требуется кислород, АТФ и ионы магния, – поясняет заведующий лабораторией фотобиологии института, руководитель исследования Евгений Высоцкий. – Непросто поддерживать такое большое число компонентов реакции на постоянном уровне внутри клетки. Люцифераза Metridia longa лишена этих недостатков, так как для биолюминесценции необходим только сам светящийся белок, субстрат – целентеразин, и кислород. Кроме того, эта люцифераза относится к классу секретируемых ферментов, т.е. после синтеза в клетке белок «выделяется» клеткой в окружающее пространство. Таким образом, это позволяет проводить мониторинг внутриклеточных событий с высокой чувствительностью без разрушения самих клеток и тканей».

Евгений_Высоцкий Евгений Высоцкий, руководитель научной группы, заглянувшей внутрь клетки в режиме реального времени

В ходе исследований под руководством Евгения Высоцкого учёные клонировали ген, кодирующий белок из морских копепод Metridia longa, который катализирует реакцию с излучением света. Затем, с помощью генетических манипуляций они направленно изменяли нормальное положение аминокислот в белке, в результате чего получили мутантные формы белка. Кодирующие такие белки нуклеотидные последовательности вставлялись в плазмиды – кольцевые молекулы ДНК, закрученные в сверхспираль и способные к самовоспроизведению в клетке-хозяине. Плазмиды в свою очередь внедрялись в клетки бактерий кишечной палочки Escherichia coli, после чего эти клетки становились способными к синтезу люциферазы метридий. Из них учёные выделяли мутантные формы белка, их очищали и тщательно исследовали.

Сбор_ракообразного_Metridia_longa Сбор ракообразного Metridia longa в Белом море в районе морской биологической станции «Картеш» Зоологического института РАН

Как правило, белковые молекулы, или по-другому, ферменты, состоят из различных функциональных участков, порой не вовлечённых непосредственно в процесс катализа. В случае люциферазы из Metridia longa не влияющими на биолюминесцентную активность оказались аминокислоты, расположенные в так называемой N-концевой части люциферазы. Фактически простое усечение N-концевых частей (сторона молекулы, завершающаяся аминогруппой) люциферазы метридий привело к значительному, в пять раз, увеличению интенсивности свечения и эффективности биолюминесцентной реакции. В дополнение авторы показали, что люцифераза метридий с удалённой в определённой позиции аминокислотой хорошо подходит на роль репортерного белка в клетках млекопитающих. Люминесцентный анализ, проводимый с использованием таких белков, показывает большую чувствительность, чем аналогичный анализ с применением природных ферментов.

Как отмечает Евгений Высоцкий, для секретируемых люцифераз увеличение активности за счет усечения фермента продемонстрировано впервые.

Авторы работы участвуют в проекте мегагрантов второй волны по привлечению ведущих ученых для работы в вузах России. (Гранты 16.512.11.2141 и 64987.2010.4 Министерства образования и науки РФ). В рамках этого гранта в Сибирском федеральном университете лабораторию будет создавать лауреат нобелевской премии по химии за открытия в области флуоресцентных белков японец Осаму Шимомура.

Источник информации:

Svetlana V. Markova, Ludmila P. Burakova, Eugene S. Vysotski. High-active truncated luciferase of copepod Metridia longa. Biochemical and Biophysical Research Communications. 417 (2012) 98–103.




 


Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 0

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Великая загадка семиглавой фигуры божества которому поклонялись во всем древнем мире
Много голов подчеркивают статус духа. Изображение призвано закрепить место как место присутствия дух (от Везунчик)
Первый полностью ИИ-фильм Китая собрал 181 тысячу долларов при бюджете 1,5 миллиона: прокат провалился
Зрители заведомо знают что не смогут встретится с героями фильма . Популярность фильма во многом зав (от Везунчик)
В Сербии нашли славянские дома, вкопанные в землю 1200 лет назад
Русское слово скот происходит от осетинского сквэт- помещение для скота. Это укладывается в логику т (от Везунчик)
В Сербии нашли славянские дома, вкопанные в землю 1200 лет назад
Ритуальное использование жерновов хорошо задокументировано. Здесь скорее всего аналогия с осетинским (от Везунчик)
Запад готовится к "ЯВЛЕНИЮ" до конца 2026 года: Информатор опубликовал в сети данные с секретных брифингов
Все боятся обмена ударами с ядерными всякими начинками и электомагнитными. Все ждут внезапного конца (от tigrovaia)