Красноярск, Красноярский край, Россия
Красноярск, Красноярский край, Россия
Красноярск, Красноярский край, Россия
ФИЦ КНЦ СО РАН (Международный научный центр исследований экстремальных состояний организма)
Красноярск, Красноярский край, Россия
Красноярск, Красноярский край, Россия
Красноярск, Красноярский край, Россия
Приводятся данные, свидетельствующие в пользу участия системы цитохрома Р450 в светоизлучении высших грибов. Из мицелия разных видов светящихся базидиомицетов получены экстракты, которые содержат грибные люминесцентные системы, обеспечивающие свечение in vitro. Условия выделения систем (обработка биомассы ультразвуком, осветление гомогенатов центрифугированием при 40000g) указывают на наличие в экстрактах мембранных структур, в частности, микросом, образующихся в результате разрушения эндоплазматического ретикулума (ЭПР) ультразвуком. Дифференциальный спектральный анализ экстрактов, обработанных дитионитом натрия и СО, выявил наличие двух пиков поглощения при 410 нм и 450 нм, что указывает на наличие цитохромов Р450 и b5. Свечение экстрактов стимулируется восстановленными пиридиновыми нуклеотидами, однако установлено, что больший уровень свечения наблюдается при добавках НАДФН, по сравнению с НАДН. Значения Vmax световой эмиссии под действием НАДФН практически в 2 раза выше, а значения кажущихся Кm в 2 раза ниже, по сравнению с НАДН. Добавки пероксида водорода значительно (от нескольких раз до 1-2 порядков) увеличивают интенсивность свечения экстрактов, активированных НАД(Ф)Н. Установлено, что добавки флуконазола (5-60 мкг в пробе) существенно ингибируют световую эмиссию экстрактов – наблюдается снижение как исходного уровня свечения, так и свечения после добавок НАД(Ф)Н. Совокупность полученных данных свидетельствует, что в механизме светоизлучения высших грибов может участвовать ассоциированная с мембранами ЭПР система цитохрома Р450 с вовлечением в процесс электронно-транспортных ферментных систем: НАДФН-зависимая редуктаза цитохрома Р450 – цитохром Р450 и НАДН-зависимая редуктаза цитохрома b5 – цитохром b5 – цитохром Р450. В этом случае цитохром Р450 может осуществлять гидроксилирование гиспидина (прекурсор субстрата люминесцентной реакции) с образованием люциферина и катализировать его окисление в присутствии АФК с излучением света.
светящиеся высшие грибы, мицелий, гиспидин, система цитохрома Р450, восстановленные пиридиновые нуклеотиды, флуконазол, пероксид водорода
1. Bondar V.S., Puzyr A.P., Purtov K.V., Petunin A.I., Burov A.E., Rodicheva E.K., Medvedeva S.E., Shpak B.A., Tyaglik A.B., Shimomura O., Gitelson J.I. Isolation of luminescence system from the luminescent fungus Neonothopanus nambi. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2014, vol. 455, doi:https://doi.org/10.1134/S1607672914020045.
2. Purtov K.V., Petushkov V.N., Baranov M.S. et al. The chemical basis of fungal bioluminescence. Angewandte Chemie International Edition, 2015, vol. 54, doi:https://doi.org/10.1002/anie.201501779.
3. Oba Y., Suzuki Y., Martins G.N.R. et al. Identification of hispidin as a bioluminescent active compound and its recycling biosynthesis in the luminous fungal fruiting body. Photochemical & Photobiological Sciences, 2017, vol. 16, doi:https://doi.org/10.1039/c7pp00216e.
4. Kaskova Z.M., Dorr F.A., Petushkov V.N. et al. Mechanism and color modulation of fungal bioluminescence. Science Advances, 2017, vol. 3, doi:https://doi.org/10.1126/sciadv.1602847.
5. Puzyr A.P. Medvedeva S.E., Artemenko K.S., Bondar V.S. Luminescence of cold extracts from mycelium of luminous basidiomycetes during long-term storage. Current Research in Environmental & Applied Mycology, 2017, vol. 7, doi:https://doi.org/10.5943/cream/7/3/9.
6. Kotlobay A.A., Sarkisyan K.S., Mokrushina Y.A. et al. Genetically encodable bioluminescent system from fungi. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018, vol. 115, doi:https://doi.org/10.1073/pnas.1803615115.
7. Teranishi K. Bioluminescence and chemiluminescence abilities of trans-3-hydroxyhispidin on the luminous fungus Mycena chlorophos. Luminescence, 2018, vol. 33, doi:https://doi.org/10.1002/bio.3540.
8. Puzyr A.P., Burov A.E., Medvedeva S.E., Burova O.G., Bondar V.S. Two forms of substrate for the bioluminescent reaction in three species of basidiomycetes. Mycology, 2019, vol. 10, doi:https://doi.org/10.1080/21501203.2019.1583688.
9. Garcia-Iriepa C., Losantos R., Fernandez-Martinez D., Sampedro D., Navizet I. Fungal light emitter: understanding its chemical nature and pH-dependent emission in water solution. The Journal of Organic Chemistry, 2020, vol. 85, doi:https://doi.org/10.1021/acs.joc.0c00246.
10. Ronzhin N.O., Posokhina E.D., Mogilnaya O.A., Bondar V.S. Finding the light emission stimulator of Neonothopanus nambi basidiomycete and studying its properties. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2022, vol. 503, doi:https://doi.org/10.1134/S1607672922020120.
11. Shimomura O. Superoxide-triggered chemiluminescence of the extract of luminous mushroom Panellus stipticus after treatment with methylamine. Journal of Experimental Botany, 1991, vol. 42, no. 237, pp. 555-560.
12. Shimomura O. The role of superoxide dismutase in regulating the light emission of luminescent fungi. Journal of Experimental Botany, 1992, vol. 43, no. 256, pp. 1519-1525.
13. Shimomura O. Bioluminescence: chemical principles and methods. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2006, 470 p.
14. Bondar V.S., Puzyr A.P., Purtov K.V., Medvedeva S.E., Rodicheva E.K., Gitelson J.I. The luminescent system of the luminous fungus Neonothopanus nambi. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2011, vol. 438, doi:https://doi.org/10.1134/S1607672911030082.
15. Bondar V.S., Shimomura O., Gitelson J.I. Luminescence of higher mushrooms. Journal of Siberian Federal University. Biology, 2012, vol. 4, no. 5, pp. 331-351.
16. Bondar V.S., Rodicheva E.K., Medvedeva S.E., Tyulkova N.A., Tyaglik A.B., Shpak B.A., Gitelson J.I. On the mechanism of luminescence of the fungus Neonothopanus nambi. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2013, vol. 449, DOI:https://doi.org/10.1134/S1607672913020075.
17. Kobzeva T.V., Melnikov A.R., Karogodina T.Y., Zikirin S.B., Stass D.V., Molin Yu.N., Rodicheva E.K., Medvedeva S.E., Puzyr A.P., Burov A.E., Bondar V.S., Gitelson J.I. Stimulation of luminescence of mycelium of luminous fungus Neonothopanus nambi by ionizing radiation. Luminescence, 2014, vol. 29, doi:https://doi.org/10.1002/bio.2656.
18. Mogilnaya O.A., Ronzhin N.O., Artemenko K.S., Bondar V.S. Morphological properties and levels of extracellular peroxidase activity and light emission of the basidiomycete Armillaria borealis treated with β-glucosidase and chitinase. Mycosphere, 2017, vol. 8, doi:https://doi.org/10.5943/mycosphere/8/4/11.
19. Mogilnaya O.A., Ronzhin N.O., Bondar V.S. Estimating levels of light emission and extracellular peroxidase activity of mycelium of luminous fungus Neonothopanus nambi treated with β-glucosidase. Current Research in Environmental & Applied Mycology, 2018, vol. 8, doi:https://doi.org/10.5943/cream/8/1/6.
20. Airth R.L., McElroy W.D. Light emission from extracts of luminous fungi. Journal of Bacteriology, 1959, vol. 77, doi:https://doi.org/10.1128/jb.77.2.249-250.1959.
21. Airth R.L. Foerster G.E. The isolation of catalytic components required for cell-free fungal bioluminescence. Archives of Biochemistry and Biophysics, 1962, vol. 97, doi:https://doi.org/10.1016/0003-9861(62)90124-8.
22. Omura T., Sato R. The carbon monoxide-binding pigment of liver microsomes. I. Evidence for its hemoprotein nature. The Journal of Biological Chemistry, 1964, vol. 239, no. 7, pp. 2370-2378.
23. Peisach J., Stern J.O., Blumberd W.E. 1973 - Optical and magnetic probes of the structure of cytochrome P-450's. Drug Metabolism and Disposition, vol. 1, no. 1, pp. 45-61.
24. Moskaleva N.E., Zgoda V.G. Modern methods of cytochrome P450 analysis. Biochemistry (Moscow) Supplement. Series B: Biomedical Chemistry, 2013, vol. 7, doi:https://doi.org/10.1134/S1990750813020078.
25. 8. Kelly S.L. et al. An old activity in the cytochrome P450 superfamily (CYP51) and a new story of drugs and resistance. Biochemical Society Transaction, 2001, vol. 29, doi:https://doi.org/10.1042/0300-5127:0290122.
26. Maddy A.H. Biochemical analysis of membranes. London: Chapman & Hall Ltd., 1976, 513 p.
27. Archakov A.I., Bachmanova G.I. Cytochrome P450 and active oxygen. London: Taylor & Francis, 1990, 339 p.
28. Lewis D.F.V. Guide to cytochromes P450. Structure and function. London, New York: Taylor & Francis, 2001, 215 p.
29. Munro A.W., McLean K.J., Grant J.L., Makris T.M. Structure and function of the cytochrome P450 peroxygenase enzymes. Biochemical Society Transactions, 2018, vol. 46, doi:https://doi.org/10.1042/BST20170218.
