Проекты

Исследование механизмов биолюминесценции

УЧАСТНИКИ ПРОЕКТА: Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Институт биофизики Сибирского отделения РАН, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России, Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского Минздрава России, Institute of Science and Technology (Austria), The Barcelona Institute for Science and Technology (Spain), Universitat Pompeu Fabra (Spain), Universidade de Sao Paulo (Brazil), Chubu University (Japan), ICREA (Spain), Tata Memorial Centre Kharghar (India), Shandong University Jinan (China), Green Lab Monterey Bay Aquarium Research Institute - Haddock Lab (USA)

Поиск новых люцифераз и люциферинов – их субстратов – является одной из важных задач, лежащей на стыке молекулярной биологии, биохимии и органической химии (Kaskova, 2016). За последние несколько лет наша команда, состоящая из отечественных и зарубежных коллег из различных институтов, расшифровала структуры люциферина почвенных червей (Petushkov, 2014), высших биолюминесцентных грибов (Purtov, 2015) и океанических червей (Kotlobay, unpublished), а также структуру люциферазы и путь биосинтеза люциферина грибов (Kotlobay, unpublished). Для всех описанных люциферинов разработаны пути их органического синтеза в лабораторных условиях.

Большая международная группа коллабораторов позволяет оперативно находить новые биолюминесцентные организмы, проводить сбор биомассы в полевых условиях и исследование их биолюминесценции в лаборатории с помощью разнообразных подходов и методов молекулярной биологии, биохимии и органического синтеза. В настоящее время в работе находятся многие другие биолюминесцентные организмы, например, C. variopedatus, T. democratica и другие.

Новые люциферазы могут оказаться востребованными в широком спектре биомедицинских исследований как инструменты для скрининга лекарственных препаратов.

Список избранных публикаций:

  1. Dubinnyi MA, Tsarkova AS, et al. (2015). Novel peptide chemistry in terrestrial animals: natural luciferin analogues from the bioluminescent earthworm Fridericia heliota. Chemistry - A European Journal 21 (10): 3942–47.
  2. Dubinnyi MA, Kaskova ZM, et al. (2015). Novel mechanism of bioluminescence: oxidative decarboxylation of a moiety adjacent to the light emitter of fridericia luciferin. Angewandte Chemie (International Ed. in English) 54 (24): 7065–67.
  3. Jiang T, Yang X, Zhou Y, et al. (2017) New bioluminescent coelenterazine derivatives with various C-6 substitutions. Org. Biomol. Chem. 15: 7008-7018.
  4. Kaskova ZM et al. (2017). Mechanism and color modulation of fungal bioluminescence. Science Advances 3 (4): e1602847.
  5. Kaskova ZM, Tsarkova AS, Yampolsky IV. (2016). 1001 lights: luciferins, luciferases, their mechanisms of action and applications in chemical analysis, biology and medicine. Chemical Society Reviews 45 (21): 6048–77.
  6. Markina N, Gorokhovatsky A, Kotlobay A, et al. (2017) Hispidin-3-hydroxylase: a luciferin biosynthesisenzyme of glowing fungi. The FEBS Journal 284 (Suppl. 1): p. 106
  7. Oba Y, Stevani CV, Oliveira AG, et al. (2017) Selected Least Studied but not Forgotten Bioluminescent Systems. Photochemistry and Photobiology, 93: 405–415.
  8. Oba Y, Suzuki Y, Martins GNR, et al. (2017) Identification of hispidin as a bioluminescent active compound and its recycling biosynthesis in the luminous fungal fruiting body. Photochem. Photobiol. Sci. 16: 1435-1440
  9. Petushkov VN, Dubinnyi MA, Rodionova NS, et al. (2014). AsLn2, a luciferin-related modified tripeptide from the bioluminescent earthworm Fridericia heliota. Tetrahedron Letters 55 (2): 463–65.
  10. Petushkov VN, Tsarkova AS, et al. (2014). CompX, a luciferin-related tyrosine derivative from the bioluminescent earthworm Fridericia heliota. Structure elucidation and total synthesis. Tetrahedron Letters 55 (2): 460–62.
  11. Petushkov VN, Dubinnyi MA, Tsarkova AS, et al. (2014). A Novel Type of Luciferin from the Siberian Luminous Earthworm Fridericia heliota : Structure Elucidation by Spectral Studies and Total Synthesis. Angewandte Chemie International Edition 53 (22): 5566–68.
  12. Purtov K V. et al. (2015). The Chemical Basis of Fungal Bioluminescence. Angewandte Chemie International Edition 54 (28): 8124–28.
  13. Tsarkova AS et al. (2015). Total synthesis of AsLn2 – a luciferin analogue from the Siberian bioluminescent earthworm Fridericia heliota. Mendeleev Communications 25 (2): 99–100.
  14. Tsarkova AS, Kaskova ZM, Yampolsky I V. (2016). A Tale Of Two Luciferins: Fungal and Earthworm New Bioluminescent Systems. Accounts of Chemical Research 49 (11): 2372–80.
  15. Yampolsky IV. (2017). Fungal bioluminescence system: luciferin, luciferase and luciferin biosynthesis. The FEBS Journal 284 (Suppl. 1): p. 189