о иную структуру [165], однако, как и у светляков, испускание света происходит в результате реакции с Ог, приводящей к выделению С02 и образованию окисленного продукта. У Renilla люциферин находится в виде люциферилсульфата; на рис. 13-30 изображена его возможная структура. Превращение этого соединения в активный люциферин осуществляется в результате переноса сульфурильной группы на аденозиц-3'„5'-дифосфат с образованием З'-фосфоаденозин-б'-фос-'фосульфата, т. е. в ходе реакции, обратной стадии г в уравнении (11-4).

11 Читатель не должен забывать, что ученые, впервые исследовавшие люциферииь!,-располагали очень малыми количествами материала, поэтому в старой литература мойс-*

«Л ПЛТПВТИТК ПАЛ Г»ТПИВО1Г.- ' ''.J*5;;.; М- !l\ Jl'.. Ч; ,i '.*!" \.- ^Ч'"'': !Л'-'}П

Другой интересной особенностью биолюминесценции у Renilla является присутствие в клетках, испускающих свет, особого зеленого

72 Глава 13

СВЕТЛЯКИ

JpIHl

о

II

чО—F —аденоаин

/и»

AMP

СНа

СН—СН2СЯ,

NH

NH

Соединение AF-ЪЬО ыз Aequoгеа latia

сн»^

флуоресцирующего белка. В отсутствие этого белка испускается сини свет с Vmax=20 500 см-1 (488 нм), а в его присутствии — свет в узко спектральной полосе с Vmax=19 600 см-1 (509 нм). По-видимому, пр этом происходит эффективный перенос энергии между двумя хроме форами [164].

Люциферин раков-отшельников Cypridina очень близок по структу ре люциферину Renilla. У Cypridina люциферин и люцифераза chv тезируются в разных железах и секретируются в окружающую водну] среду, где происходит их смешивание и испускание света. Совсем ина реакция, ведущая к испусканию света, используется блюдечком Latic Люциферин в этом случае представляет собой необычное терпеновс производное, не содержащее хромофора, способного испускать све

Свет в биологии 734

[166]. Очевидно, окисление этого люциферина вызывает злектронное-возбуждение какой-то другой молекулы, по всей вероятности, «пурпурного белка», также необходимого для люминесценции. Полагают, что комплекс люциферина и пурпурного белка вступает в реакцию с лю-циферазой (на рис. 13-30 она сокращенно обозначена как Е—NH2); при этом высвобождается формильная группа, ранее участвовавшая в* образовании енольно-эфирной связи. Образующаяся альдегидная группа взаимодействует с аминогруппой фермента, а шиффово основание реагирует далее с кислородом [схема (13-40)]:

При описании механизма действия большинства люцифераз предполагается, что Ог реагирует с атомом углерода, который затем включается в состав карбонильной группы продукта. Для люциферина из-Renilla такой процесс легко себе представить как результат переноса* электрона от азота пиразина (рис. 13-30, внизу) на Ог. В случае люциферина светляка перед взаимодействием с Ог, по-видимому, происходит удаление протона при атоме углерода благодаря электроноак-цепторным свойствам соседней циклической системы. Эту реакцию» можно сравнить с реакциями, катализируемыми оксигеназами [например, с реакцией, описываемой уравнением (10-50)]. Согласно одному из предположений, образующаяся пероксидная группа присоединяется к карбонилу (к RC = N— в люциферине из Latia), в результате чего возникает четырехчленное диоксетановое кольцо [схемы (13-40) и

(13-41)].

(13-41)

Это кольцо далее раскрывается в ходе согласованного процесса (как указано стрелками) с образованием конечных продуктов.

74 Глава 13

Правильность изложенной теории была проверена в опытах с использованием 1802. В случае люциферина из Cypridina действительно наблюдалось включение одного ато'ма 180 в молекулу СОг, при исследовании же люциферинов из светляков и Renilla никакого включения 180 в С02 не происходило. Таким образом, в двух последних случаях механизм действия люциферазы иной. Возможно, к карбонильной группе присоединяется гидроксил-ион и образуется гидроперекисное промежуточное соединение, согласованный распад которого на продукты опять-таки сопровождается испусканием света. Эту идею подтверждает включение в С02 двух атомов 180 из Н\80. Обмен обоих атомов кислорода СОг может осуществляться в результате реакции (13-42) между аддуктом и растворителем.

ОН

0=С-+ОН--О-С— (13-42)

Большое внимание привлекли к себе биолюминесцентные системы медузы Aequorea и родственных кишечнополостных [167]. Aequorea содержит фотобелок, испускающий свет в присутствии ионов кальция. .Поскольку интенсивность испускаемого света можно измерять с высокой чувствительностью (современные фотоумножители позволяют производить подсчет числа световых квантов), белок экворин и родственные фотобелки в настоящее время используются как чувствительные индикаторы концентрации ионов кальция. (Аналогичным образом выделяемая из светляков система люциферин — люцифераза, для активации которой необходим АТР, широко используется как чувствительный метод оценки содержания АТР.)

Чтобы идентифицировать хромофор экворина, пришлось переработать более 4000 кг медуз, в результате чего было получено 125 мг электрофоретически чистого фо