Люциферин помог российским учёным заставить грибы светиться всеми цветами радуги

Биофизики из Института биоорганической химии совместно с российскими и зарубежными коллегами уточнили механизм биолюминесценции грибов и создали новые варианты молекул, дающие грибам возможность светиться всеми цветами радуги.

Сотрудники ИБХ РАН и ряда других российских исследовательских институтов совместно с коллегами из Бразилии и Японии приблизились к разгадке механизма свечения грибов. Они установили структуру молекулы оксилюциферина — продукта реакции свечения (биолюминесценции), идущей в клетках этих организмов, а также синтезировали несколько искусственных аналогов люциферина, испускающих свет разных цветов. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

В новом исследовании группе учёных удалось расшифровать структуру оксилюциферина грибов и провести синтез аналогов люциферина. Для этого полученный в лаборатории люциферин смешивали с природным экстрактом люциферазы из светящихся грибов Neonotopanus nambi, которые собрали в лесах Вьетнама, а затем полученную смесь разделяли.

В XX веке учёные выяснили, что биолюминесценция — излучение света бактериями, грибами, червями и морскими животными — происходит благодаря молекуле люциферина, латинское название которой означает "несущий свет". В биолюминесцентной реакции эта молекула окисляется кислородом воздуха до оксилюциферина, а ускоряет процесс окисления фермент люцифераза.

Структура молекулы оксилюциферина, который образуется в ходе грибного свечения, до сих пор была не слишком подробно исследована. Дело в том, что это нестабильное вещество и его сложно получить в достаточных количествах. Тем не менее авторы работы справились с этой задачей и выработали нужное число молекул оксилюциферина. Кроме того, они синтезировали различные варианты люциферина, позволяющие получить свечение почти всех цветов радуги. "Теперь у нас есть "цветные грибы", — шутят участники исследования.

Также в ходе исследования авторы статьи получили данные, подтверждающие гипотезу о едином механизме биолюминесценции грибов. Основа этого механизма — кофейная кислота. Она есть не только в грибах, но и во многих растениях. Возможно, в недалёком будущем именно биолюминесцентную систему грибов будут использовать для создания светящихся деревьев. В ДНК деревьев нужно только добавить несколько генов для синтеза ферментов реакции биолюминесценции, и тогда они засветятся. Кроме того, биолюминесцентные тест-системы разных цветов можно будет использовать для наблюдения за качеством окружающей среды или для проведения клинических анализов и поиска лекарств.