Исследователи из Института биофизики СО РАН выделили из обитающего в Белом море светящегося планктонного рачка особый белок — люциферазу, которая «светится» при экстремально низкой температуре. Среди всех известных на сегодняшний день люцифераз она является наиболее приспособленной к холоду.

Представитель зоопланктона маленький рачок копепода (его размер — до двух миллиметров) является обитателем северных морей. Когда на него нападает хищник, он, подобно кальмару, выпрыскивающему чернильное облако, выпускает светящийся фантом. Пока тот рассеивается, рачок может покинуть опасную территорию и тем самым спастись.

Рачок копепода. Фото предоставлено Евгением Выс...

Рачок копепода. Фото предоставлено Евгением Высоцким

«Субстанция, которую рачок выпускает в момент опасности, содержит фермент люциферазу и особое вещество, называемое субстратом. Когда они соединяются вместе, происходит реакция свечения — биолюминесценция, — рассказывает инженер лаборатории фотобиологии ИБФ СО РАН, аспирантка Сибирского федерального университета Марина Ларионова. — Отличительная черта найденного нами фермента — его психрофильность (приспособленность к экстремально холодным температурным условиям). Это самая холодоустойчивая люцифераза их всех, которые в настоящий момент были обнаружены и описаны. Она «светится» при температуре около 5°C».

Исследуемый светящийся планктонный рачок копепода в течение суток совершает перемещение, называемое вертикальной миграцией. Днем рачок опускается на дно Белого моря — на глубину порядка 100 метров, где температура колеблется от 0°C до +2°C, а ночью поднимается на поверхность, где летом температура может достигать +20°C. Ученые предложили, что набор люцифераз с разным оптимумом температур служат ему для адаптации — в зависимости от условий, найдется та, которая позволит эффективно защищаться от хищников, генерируя наиболее яркую вспышку.

«Изучение люциферазы из копеподы позволит лучше понять, как белки адаптируются к экстремально холодным температурам. На сегодняшний день это очень актуальная тема исследований, поскольку психрофильных организмов на нашей планете может быть даже больше, чем термофильных», — говорит заведующий лабораторией фотобиологии ИБФ СО РАН кандидат биологических наук Евгений Степанович Высоцкий.

Ученые считают, что при помощи новой люциферазы можно изучать особенности других психрофильных белков. Кроме того, предполагается, что ее можно использовать для визуализации внутриклеточных процессов морозоустойчивых организмов. Те флуоресцентные или биолюминесцентные белки, которые сейчас есть в арсенале ученых, не позволяют это сделать, поскольку неактивны при низких температурах.

«Наука в Сибири»