Основные характеристики бактериальной люциферазы

Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт фундаментальной биологии и биотехнологии
Кафедра биофизика
Основные характеристики
бактериальной
люциферазы
Преподаватель: доц. Суковатая И.Е.
Выполнила:
студент ББ11-01Б Дягилева А.Ю.
Красноярск 2014
Бактериальная
люцефираза
Бактериальная
люцифераза
–
флавинзависимая
монооксигеназа,
катализирующая
окисление
ФМНH2
и
длинноцепочечного
алифатического
альдегида в присутствии кислорода до ФМН,
H2O и соответствующей жирной кислоты c
испусканием кванта света в видимой области.
1
Фото электронный ресурс: http://edu.convdocs.org/docs/2978/index-25182.html
Сопряжение ферментов
биолюминесцентной
системы бактерий
2
Субстраты фермента
Схема механизма реакций бактериальной
биолюминесценции
O2
FMN
H2
RCOH
E-FMN H2
E-FMN
H2
OOH(ІІ)
E
E-FMN
OOH(ІІ)
RCHO
FMN
E-FMN
E-FMN
HOH
HOH+
СВЕТ
3
RCHOOH
Ингибиторы фермента
4
FAD
Рибофлавин
Люмифлавин
Люмихром
Активный центр фермента
Локализован на большей субъединице,
тогда
как
меньшая
определяет
температурную стабильность фермента и
важна для поддержания конформации.
Два центра связывания – один для FMN
H2, один для альдегида;
5
Катализируемая реакция
Люциферазы разных видов светящихся бактерий катализируют одну и ту же реакцию:
люцифераза
FMN*H2 + RCHO + O2 ----> FMN + RCOOH + H2O + h,
где FMN и FMN*H2 – окисленная и восстановленная форма флавинмононуклеотида,
RCOH и RCOOH – длинноцепочечный алифатический альдегид и соответствующая жирная кислота.
Считается, что в бактериях реакция, катализируемая люциферазой, сопряжена со второй
ферментативной реакцией, катализируемой NADH: FMN- оксидоредуктазой:
оксидоредуктаза
FMN +
NAD(Р)H +
H -------> FMN*H2 +
NAD(Р)+ ,
где NAD(P)H и NAD(P)+ – окисленная и восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотида.
6
Термоинактивация
биферментой
системы
Имеет нелинейный характер и
происходит по диссоциативному
механизму.
7
Константа Михаэлиса
Для FMN H2 - 3 х 10 (-6)
Применение
1) Разработка специфических методов анализа
различных метаболитов и активности ферментов
2) В качестве тест- объектов для определения интегральной
токсичности различных сред;
8
Однако,
применимость
биферментной
системы
светящихся бактерий ограничивается ее химической
нестабильностью
и
быстрой
инактивацией
при
воздействии неблагоприятных факторов (изменение
температуры, рН, и т.д)
Литература
1) Температурная инактивация биферментной системы светящихся бактерий
NADH:FMN-оксидоредуктаза-люцифераза в желатине // А.Е. Безруких, Е.Н.
Есимбекова, В.А. Кратасюк // Институт фундаментальной биологии и биотехнологии,
Сибирский федеральный университет;
2) Бактериальная биолюминесценция: механизм образования и взаимодействия с
люциферазой альдегидных и флавиновых субстратов // Исмаилов Анвар Джураевич //
МГУ;
3) Экологическая биофизика // Том 1, фотобиофизика экосистем// академик РАН И.И
Гительсон, профессор Н.С. Печуркин;
4) The effect of luciferase and NADH:FMN oxidoreductase concentrations on the light kinetics of
bacterial bioluminescence // Lavi J, Raunio R, Malkov Y, Lövgren T.
9