Д.В. Смирнова, В.К. Кольтовер, С.В. Носенко, И.А. Стрижова, Н.Н. Угарова

Люцифераза светляков как инструмент для поиска и изучения магнитно-изотопных эффектов в АТФ-зависимых ферментативных реакциях

Клетки и ткани состоят из атомов химических элементов, некоторые из которых имеют два типа стабильных изотопов: магнитные и немагнитные. Недавно в экспериментах с живыми клетками, обогащенными магнитными и немагнитными изотопами магния, были обнаружены магнитно-изотопные эффекты (МИЭ), которые могут быть обусловлены более высокой эффективностью ферментов в клетках, обогащенных магнитным изотопом магния. При изучении МИЭ в биологических системах необходим мониторинг концентрации АТФ как главного источника энергии в клетке. Наиболее чувствительный и быстрый метод определения АТФ основан на использовании люциферин-люциферазной системы светляков. Так как люцифераза сама является АТФ-зависимым ферментом и активируется ионами магния, необходимо выяснить, насколько фермент чувствителен к ядерному спину магнитного изотопа магния. В настоящей работе изучены спектры биолюминесценции и ферментативная активность люциферазы светляков в присутствии магнитного (²⁵Mg) и немагнитных (²⁴Mg и ²⁶Mg) изотопов магния. Установлено, что кинетика реакции окисления люциферина, катализируемой люциферазой, и спектры биолюминесценции не зависят от типа изотопа магния. Таким образом, магнитно-изотропные эффекты в люциферазной реакции не были обнаружены. Следовательно, биолюминесцентный метод может быть использован для поиска и изучения магнитно-изотопных эффектов в АТФ-зависимых ферментативных реакциях в биологических системах, включая ферментативный синтез и гидролиз АТФ.
Ключевые слова: люцифераза светляков, люциферин, комплекс АТФ–Mg, магнитно-изотопный эффект, магний.

  Полный текст статьи в формате PDF

Вестник Московского Университета.
Химия 2018, том 59, № 4, стр. 266-274