Сборник содержит материалы научной мультиконференции «Биотех- нология медицине будущего»

Изоформы люциферазы Metridia как высокочувствительные биолюми-
несцентные репортеры для биомедицинских исследований
Маркова С.В.
1,2
, Ларионова М.Д.
1
, Высоцкий Е.С.
1
1
Институт биофизики СО РАН, Федеральный исследовательский центр «Красно-
ярский научный центр СО РАН», Красноярск, Россия 
2
Сибирский Федеральный Университет, Красноярск, Россия
Сфера применения биолюминесцентных белков в качестве репортеров в биоло-
гических и биомедицинских исследованиях в настоящее время постоянно расширя- 
ется благодаря бурному развитию фоторегистрирующей техники и расширению 
спектра таких репортеров. Небольшая секретируемая люцифераза морских копепод 
Metridia longa
, катализирующая простую реакцию окисления субстрата целентеразина 
с излучением голубого света без каких-либо кофакторов является одним из привле-
кательнейших кандидатов в биолюминесцентные репортеры [1]. Данная люцифераза
в геноме 
M. longa
представлена как минимум четырьмя неалльными изоформами раз- 
личной длины 16.5-22.0 кДа. Все известные изоформы имеют высокую люминесцентную 
активность и высокую стабильность, в том числе термостабильность, но различаются 
некоторыми свойствами, в том числе кинетикой и температурным оптимумом биолю-
минесцентной реакции, что позволяет выбрать оптимально подходящий репортер для 
конкретного эксперимента. 
Потенциалом для существенного улучшения репортерных свойств люцифераз
M. longa
является преодоление таких недостатков как низкий температурный оптимум 
в районе 15-18°С и голубой спектр эмиссии с пиком ~485 нм, интенсивно поглощаемый 
животными тканями. Кроме того, быстрая биолюминесцентная реакция по типу 
«вспышка» затрудняет использование этих репортеров в некоторых методах, особенно 
для высокопроизводительного скрининга. В рамках усовершенствования репортерных 
свойств люциферазы Metridia путем использования случайного мутагенеза и молеку-
лярной эволюции нами получены новые мутантные формы с увеличенной активность, 
повышенным и расширенным температурным оптимумом реакции, близким к темпе-
ратуре теплокровных организмов, а также мутанты с медленной кинетикой биолюми-
несцентной реакции и небольшим спектральным сдвигом 10-15 нм в красную часть 
спектра для повышения проницаемости животных тканей. Показано, что больший 
спектральный сдвиг для люцифераз 
M. longa
возможно получить, отбирая мутантные 
формы, способные использовать модифицированный «красный» целентеразин.
Перспективы применения новых репортеров в качестве биолюминесцентных 
репортеров в различных приложениях обсуждаются.
1. Markova S. V., Larionova M. D., Vysotski E .S. Shining light on the secreted luciferases of 
marine copepods: current knowledge and applications. // photochem. photobiol. - 2019. - 
V. 95. – p. 705-721.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ – грант № 18-44-242001, Пра-
вительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки в рамках научного 
проекта: «Конструирование универсальных биолюминесцентных меток для иммунного
и гибридизационного анализов на основе люцифераз копепод».

---

Всероссийская мультиконференция с международным участием «Биотехнология – медицине будущего»
29 июня - 2 июля 2019 г., г. Новосибирск, Россия
191