Исследователи из институтов Российской академии наук раскрыли тайну свечения лесных грибов-«гнилушек» и успешно пересадили все гены, связанные с выработкой этого сияния, в ДНК обычных дрожжей. Результаты их опытов были представлены в журнале PNAS.
«Мы обнаружили в грибах необходимые компоненты для создания своеобразного генетического модуля, обеспечивающего биолюминесценцию. Перенося его из генома в геном, мы можем сделать практически любой организм светящимся, что раньше было недостижимой целью для исследователей», – рассказывает Алексей Котлобай из Института биоорганической химии РАН в Москве.
Существует множество живых существ, которые светятся по ночам или при отсутствии света. К числу таких организмов относятся рыбы-удильщики, приманивающие жертв свечением «крючка» на своей «удочке», а также бактерии, грибы и различные виды светлячков, использующие биолюминесценцию для привлечения партнеров для спаривания.
Источником этого света являются белковые молекулы, использующие кислород и клеточную «энерговалюту», молекулы АТФ, для того, чтобы вырабатывать частицы света в видимой или тепловой части спектра, окисляя особые пигментные молекулы-люциферины. То, как работают белки и их «топливо», сильно интересует ученых, так как такие природные источники свечения можно использовать для «подсветки» клеток во время экспериментов и для многих других целей.
Несмотря на большую распространенность грибов, способных светиться подобным образом, ученые из ИБХ только в прошлом году раскрыли некоторые особенности в работе их люцифераз и люциферинов, экспериментируя с так называемыми «цветами пальмы», бразильскими грибами вида Neonothopanus gardneri.
Как передает пресс-служба Российского научного фонда, в этом году Котлобай и его коллеги завершили изучение и описание генов, отвечающих за производство люциферина и люциферазы, изучая ДНК другого вида светящихся грибов, Neonothopanus nambi.
Как оказалось, для производства всех их компонентов нужно всего четыре самодостаточных гена, пересадка которых в ДНК любого другого многоклеточного организма заставит его клетки светиться. Они доказали это на практике, вырастив культуры светящихся дрожжей, раковых клеток человека и эмбрионов лягушки.
Это стало возможным благодаря тому, что система свечения грибов оказалась на удивление простой. Она близка к обычным путям обмена веществ в клетках светящихся живых существ, связанных с так называемым «циклом кофейной кислоты». Гены, отвечающие за его запуск, легко встроить в ДНК всех других многоклеточных животных и их родичей.
Их открытие, в свою очередь, позволит ученым превратить практически любое домашнее животное или растение в источник света, что раньше часто не удавалось сделать из-за того, что бактериальные гены биолюминесценции не всегда были совместимы с их геномами.
Теперь эта проблема решена, что позволит использовать гены Neonothopanus nambi и порождаемое ими свечение в качестве своеобразных индикаторов различных процессов внутри организма животных или людей, а также просто в декоративных целях.
