Группа исследователей из Лаборатории интеллектуальных материалов Нью-Йоркского университета Абу-Даби (NYUAD) во главе с профессором химии панче Наумовым провела тщательный обзор научной литературы, посвященной естественному производству света, называемому биолюминесценцией, и разработала выводы, которые помогут другим специалистам в этой области направить свои исследования на раскрытие тайн этого увлекательного природного явления.

В новом исследовании неуловимой связи между структурой и цветовым излучением в Люциферазах Жуков, которое представлено на обложке журнала Nature Reviews Chemistry, Наумов и его коллеги дают наиболее полный критический обзор области биолюминесценции Жуков, включая светлячков, на сегодняшний день.

Исследователи из Нью-Йоркского университета, включая постдокторантов группы Наумова Сезара Карраско-Лопеса и Стефана Шрамма, а также студента-старшекурсника Натана М. Луи, определяют сложные структурные факторы, определяющие, какой цвет света испускается люциферазами дикого типа и мутантами, ферментами, которые генерируют свет. Они также демонстрируют, что в будущем можно создать библиотеку биолюминесцентных ферментов, которая позволит исследователям контролировать цвет и интенсивность светового излучения, создавая люциферазы по своему желанию.

"Изучение природы даст нам инструменты для создания люцифераз, которые могут излучать цвета в широком диапазоне энергий", - сказал Наумов. "Это в конечном итоге поможет нам расширить спектр применения этих и подобных ферментов для некоторых захватывающих применений в биологии и медицине, включая раннюю диагностику и профилактику заболеваний."

На протяжении всей истории человечества биолюминесценция вдохновляла ученых, художников и непрофессионалов. Светящиеся грибы или остракоды использовались племенами и солдатами в качестве фонарей, чтобы направлять их путь через джунгли без необходимости электричества, а светлячки использовались шахтерами в качестве защитных огней.

Нобелевская премия по химии в 2008 году была присуждена за открытие зеленого флуоресцентного белка, биолюминесцентного белка, обнаруженного в Медузе Aequorea victoria. Сегодня биолюминесценция является основой для большого числа биоаналитических методов, таких как визуализация клеток, исследование рака и контроль загрязнения пищевых продуктов, а также способ эффективного преобразования энергии, хранящейся в химических связях, в свет, который может быть легко обнаружен. Например, биолюминесценция некоторых биолюминесцентных штаммов бактерий используется для мониторинга токсичности и загрязнения воды. Флуоресцентные белки генетически вводятся в клетки и животных для анализа важных аспектов динамики некоторых заболеваний.

Последние исследования, проведенные командой Наумова из Нью-Йоркского университета, способны раскрыть некоторые тайны, связанные с химией биолюминесценции, и приблизить эти исследования к практическим применениям.

ИСТОЧНИК