В России исследовали работу ферментов-люцифераз при разных температурах

Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) и Института белка РАН исследовали функционирование при различных температурах ферментов-люцифераз, которые отвечают за излучение света бактериями, сообщили во вторник в пресс-службе Минобрнауки РФ. Работа важна как для продолжения фундаментальных исследований, так и прикладных, например, развития экспресс-тестирования на токсичность.

Люциферазы бактерий делятся на несколько видов: так называемые «быстрые» и «медленные» в зависимости от скорости реакции светоизлучения. Первые уже используют в биотестах благодаря яркому свечению, а свойства «медленных» продолжают изучать, чтобы в дальнейшем найти им практическое применение.

«Зарубежные коллеги изучают медленные люциферазы, чтобы применять их для «подсветки» живых клеток человека и животных. <...> В нашей лаборатории биолюминесцентных биотехнологий традиционно используются быстрые люциферазы, чтобы делать экспресс-тесты на безопасность питьевой воды, воздуха, почвы, а также продуктов питания, например, овощей и фруктов. В этот раз мы решили узнать, как поведут себя эти белки двух видов при высоких и низких температурах — сохранят ли активность и смогут ли восстановить свою структуру, если произойдут обусловленные температурой повреждения», — приводит пресс-служба слова соавтора исследования, кандидата физико-математических наук старшего преподавателя кафедры биофизики, научного сотрудника Научно-исследовательской части СФУ Анны Деевой.

Для проверки активности бактериальных люцифераз при температурах от 5 до 45 °C ученые провели ряд лабораторных экспериментов, используя методы остановленного потока (для исследования быстрых реакций) и дифференциальной сканирующей калориметрии (для оценки стабильности белка при нагревании). В результате выяснилось, что «быстрые» люциферазы лучше всего функционируют при 10-20 °C, а «медленные» при температуре до 35 °C, демонстрируя в реакции менее яркое свечение, но большую устойчивость к экстремальным для белка условиям. Найдены условия возвращения активности белков после денатурации.

Как отмечают авторы, полученный результат для бактериальной люциферазы в условиях «температурных качелей» интересен для фундаментальных и прикладных целей. С точки зрения фундаментальной науки специалисты будут и дальше исследовать особенности влияния высоких температур на денатурацию «светящихся» белков и механизмы их возвращения к изначальной структуре. Прикладные же функции быстрых люцифераз — такие как способность светиться при температурах от 10 °C и восстанавливать свою структуру при 20 °C, открывают новые перспективы для экспресс-тестирования на токсичность. По мере развития портативных приборов проверять с их помощью воду, почву и урожай можно будет практически повсеместно — на полях, в лесах и на приусадебных участках. Сейчас они используются в лабораторных условиях при комнатной температуре.

Согласно целям национального проекта «Наука и университеты», Россия должна войти в пятерку стран, ведущих разработки в приоритетных областях. Нацпроекты, инициированные президентом РФ Владимиром Путиным, стартовали в 2019 году.