Рекомбинантная люцифераза светляков Luciola mingrelica и ее мутантные формы: получение, свойства, применение
Диссертация
В настоящее время, известны первичные структуры 17 люцифераз, выделенных из различных видов насекомых. Сравнительный анализ первичной и третичной структуры люциферазы светляков из различных источников показывает высокую консервативность аминокислотных остатков, образующих активный центр фермента. Химическая схема реакции, катализируемая этими ферментами и структура излучателя, идентичны для всех… Читать ещё >
Список литературы
- Гительзон И. И., Чумакова Р. И. Биохимические основы биолюминесценции. // Успехи современной биологии. 1975. Т. 79. Вып. 1.С. 3−20.
- Hastings J. W. Chemical mechanisms and the evolutional origins of bioluminescent system. // J. Molec. Evol. 1983. V. 19. P. 309−321.
- De Wet J.R., Wood K.V., Helinski D.R., De Luca M. Cloning of Firefly Luciferase cDNA and the Expression of Active Luciferase in Escherichia coli. II Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1985. V. 82. P. 78 707 873.
- Wood K.V., Lam Y.A., Seliger H.H., McElroy W.D. Complementary DNA Coding Click Beetle Luciferases Can Elicit Bioluminescence of Different Colors. // Science. 1989. V. 244. P. 700−702.
- Masuda Т., Tatsumi M., Nakano E. Cloning and Sequence Analysis of a cDNA for Luciferase of a Japanese Firefly Luciola cruciata. II Gene. 1989. V. 77. P. 265−270.
- Tatsumi H., Kajiyama N., Nakano E. Molecular Cloning and Expression in Escherichia coli of a cDNA Clone Encoding Luciferase of a Firefly Luciola lateralis. //Biochim. Biophys. Acta. 1992. V. 1131. P. 161−165.
- Ye L., Buck L.M., Schaeffer H.J., Leach F.R. Cloning and Sequencing of a cDNA for Firefly Luciferase from Photuris pennsylvanica. II Biochim. Biophys. Acta. 1997. V. 1339. P. 39−52.
- Ohmiya Y., Ohba N., Toh H., Tsuji F.I. Cloning, Expression and Sequence Analysis of cDNA for the Luciferases from the Japanese Fireflies, Pyrocoelia miyako and Hotaria parvula. II Photochem. Photobiol. 1995. V. 62. P. 309−313.
- Sala-Newby G.B., Thompson C.M., Campbell A.K. Sequence and Biochemical Similarities between the Luciferases of the Glow-worm Lampyris nocticula and the firefly Photinus pyralis. II Biochem. J. 1996. V.313.P. 761−767.
- Viviani V.R., Bechara E.J., Ohmiya Y. Cloning, sequence analysis, and expression of active Phrixothrix railroad-worms luciferases: relationship between bioluminescent spectra and primary structure. // Biochemistry. 1999. V.38.P. 8271−8279.
- Choi Y.S., Lee K.S., Bae J.S., Lee K.M., Kim S.R. Byung Rae Jin. Molecular cloning and expression of a cDNA encoding the luciferase from the firefly, Hotaria unmunsana. II Biochemistry and Physiology. 2002. PartB 132, P. 661−670.
- White E.H., Rapaport E., Seliger H.H., Hopkins T.A. The chemi and bioluminescence of firefly luciferin: an efficient chemical production of electronically excited state. // Bioorg. Chem. 1971. V. 1. P.92.122.
- Branchini B.R., Magyar R.A., Murtiashaw M.H., Anderson S.A., Helgerson L.C., Zimmer M. Site-Directed Mutagenesis of Firefly Luciferase Active Site Amino Acids: a Proposed Model for Bioluminescence Color. // Biochemistry. 1999. V. 38. P. 1 322 313 230.
- Kajiyama N.K., Nakano E. Isolation and characterization of mutants of farefly lucifarase which produce different colors of light. // Protein Eng. 1991. V. 4. P. 691−693.
- Kricka L.J. Application of bioluminescence and chemiluminescence in biomedical sciences. // In Methods in Enzymology. Bioluminescence and Chemiluminescence. Eds. M.M. Ziegler, and Т.О. Baldwin. 2000. P. 333 345.
- Угарова H.H., Бровко Л. Ю., Кутузова Г. Д. Биолюминесценция и биолюминесцентный анализ. // Биохимия. 1993. Т. 58. С. 13 511 372.
- Ohkuma Y., Abe К., Kosaka Y., Maeda M. Detection of luciferase havingtwo kinds of luminescent colour based on optical filter procedure: application to an enzyme immunoassay. // Luminescence. 2000. 15. 2127.
- Ugarova N. N. Luciferase of Luciola mingrelica fireflies. Kinetics and regulation mechanism. // J. Biolumin. Chemilumin. 1989. V. 4. P. 406 -418.
- Baldwin T. O. Firefly luciferase: the structure is known, but the mystery remains. // Structure. 1996. V. 4. P. 223−228.
- Seliger H.H., McElroy W.D., White E.H., Field G.F. Stereospecificity and firefly bioluminescence, a comparison of natural and synthetic luciferins. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1961. V. 47. P. 1129−1134.
- Gandelman O.A., Brovko L.Yu., Ugarova N.N., Chikishev A.Yu., Shkurinov A.P. Oxyluciferin fluorescence is a model of native bioluminescence in the firefly luciferin luciferase system. // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1993. V. 19. P. 187−191.
- Seliger H.H., McElroy W.D. The colors of firefly bioluminescence: enzyme configuration and species specificity. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1964. V. 52. P. 75.
- Biggley W.H., Lloyd J.E., Seliger H.H. The spectral distribution of firefly light. //J. Gen. Physiol. 1967. V. 50. P. 1681.
- Viviani V.R., Bechara E.J.H. Bioluminescence and biological aspects of Brazilian railroad-worms (Coleoptera: Phengodidae). // Ann. Entomol. Soc. Am. 1997. V. 90. P. 389.
- Colepicolo N.P., Costa C., Bechara E.J.H. Brazilian species of elaterid luminescent beetles. Luciferin identification and bioluminescent spectra. //1.sect. Biochem. 1986. V. 16. P. 803.
- Wood K.V., Lam Y.A., Mc Elroy W.D. Introduction to beetle luciferases and their applications. // J. Biolumin. Chemilumin. 1989. V. 4. P. 289 301.
- Wood K.V., Lam Y.A., McElroy W.D. Bioluminescent click beetles revisited. //J. Biolum. Chemilum. 1989. V. 4. P. 31.
- Ohmiya Y., Hirano N., Ohashi M. The structural origin of the color differences in the bioluminescence of firefly lucifarase. // FEBS Lett. 1996. V. 384. P. 83−86.
- Arslan T., Mamaev S., Mamaeva N., Hecht S.M. Structurally Modified Firefly Luciferase. Effects of Amino Acid Substitution at Position 286. // J. Am. Chem. Soc. 1997. V. 119. N. 45. P. 10 878−10 887.
- Viviani V.R., Ohmiya Y. Bioluminescence colour determinants of Phrixothrix railroadworm luciferase: chimeric luciferases, site-directed mutagenesis of Arg215 and guanidine effect. // Photochem. Photobiol. 2000. V. 72. P. 267.
- Branchini B.R., Magyar R.A., Murtiashaw M.H. Protier N.C. The role of active site residue arginine 218 in firefly bioluminescence. // Biochemistry. 2001. V. 40. P. 13 223−13 230.
- Branchini B.R., Magyar R.A., Murtiashaw M.H., Portier N.C. and Zimmer M. Mutational studies of stringently conserved firefly luciferase active site residues. // Biochemistry. 2001. V. 40. P. 2410−2418.
- Viviani V.R., Uchida A., Viviani W., Ohmiya Y. The influenceof Ala243
- Gly247), Arg215 and Thr226 (Asn230) on the Bioluminescence Spectra and pH-Sensivity of Railroad Worm, Clicl Beetl and Firefly Luciferases. //Photochem. Photobiol. 2002. V. 76. P. 538−544.
- Hirokawa K, Kajiyama N, Murakami S. Improved practical usefulness of firefly luciferases by gene chimerization and random mutagenesis. // Biochim. Biophys. Acta. 2002. P. 271−279.
- Branchini B.R., Southworth T.L., Murtiashaw M.H., Boije H, Fleet S.E. A Mutagenesis Study of Putative Luciferin Binding Site Residues of Firefly Luciferase. // Biochemistry. 2003. V. 42. P. 10 429−10 436.
- Conti E., Franks N.P., Brick P. Crystal Structure of Firefly Luciferase Throws Light on a Superfamily of Adenylate-Forming Enzymes. // Structure. 1996. V. 4. N. 3. P. 287.
- De Luca M., Marsh M. Conformational Changes of Luciferase during Catalysis. //Arch. Biochem. Biophys. 1967. V. 121. N. 1. P. 233−240.
- Sandalova T.P., Ugarova N.N. Model of the active site of firefly luciferase. // Biochemistry. 1999. V. 64. P. 1143.
- Conti E., Stachelhaus Т., Marahiel M. A., Brick P. Structural basis for the activation of phenylalanine in the non-ribosomal biosynthesis of gramicidin S. // EMBO journal. 1997. V. 16.1 14. P. 4174−4183.
- Branchini B.R., Magyar R.A., Murtiashaw M.H., Anderson S.M., Zimmer M. Site-Directed Mutagenesis of Histidine 245 in Firefly Luciferase: a Proposed Model of the Active Site. // Biochemistry. 1998. V. 37. P. 15 311−15 319.
- Морозов B.M., Угарова H.H. Консервативные мотивы в суперсемействе ферментов, катализирующих образованиеациладенилатов из ATP и соединений с карбоксильной группой. // Биохимия. 1996. Т. 61. С. 1511−1517.
- Franks N.P., Jenkins A, Conti E., Lieb W.R., Brick P. Structural Basis for the ingibition of Firefly Luciferase by a General Anestetic. // Biophys. J. 1998. V. 75. P. 2205−2211.
- Thompson J.F., Geoghegan K.F., Lloyd D.B., Lanzetti A.J., Magyar R.A., Anderson S.M., Branchini B.R. Mutation of a Protease-Sensitive Region in Firefly Luciferase Alters Light Emission Properties. // J. Biol. Chem. 1997. V. 272. P. 18 766−18 771.
- Дж. Лакович. Основы флуоресцентной спектроскопии. Пер. с англ. // М. Мир. 1986. 496 С.
- Бровко Л.Ю., Чередникова Е. Ю., Чикишев А. Ю., Чудинова Е. А. Влияние микроокружения на спектрально-кинетические свойства люциферина светляков. // Вестник МГУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 1998. N. 3. С. 26
- Дементьева Е.И., Бровко Л. Ю., Дружинина Е. Н., Гандельман О. А., Угарова Н. Н. // рН-зависимость спектров биолюминесценции и кинетических кончтант люциферазы светляков Luciola mingrelica.// Биохимия 1986, Т. 51. С. 130−139.
- Угарова Н.Н., Бровко Л. Ю. Взаимосвязь структуры белковой глобулы и спектров биолюминесценции люциферазы светляков. // Известия Академии наук. Серия химическая. 2001. № 10. С. 16 701 679.
- Viviani V.R. Review. The origin, diversity, and structure functhion relationships of insect luciferases. // CMLS. Cell. Mol. Life Sci. 2002. 59. 1833−1850.
- Wood K.V. The chemical mechanism and evolutionary development of beetle bioluminescence. // Photochem. Photobiol. 1995. V. 62. P. 662 673.
- Lundovskikh I.A., Dementieva E.I., Ugarova N.N. Recombinant Luciola mingrelica firefly luciferases. // J. Biolum. Chemilum. 1998. V. 13. P. 217.
- Vadim R. Viviani, Akira Uchida, Suenaga N., Ryufuku M., Ohmiya Y. Thr226 is a key residue for bioluminescence spectra determination in beetle luciferases. // Biochem. Biophys. Res.Commun. 2001. V. 280. P. 1286- 1291.
- Ohmiya Y., Mina S., Viviani V. R, Ohba N. Comparative aspects of a luciferase molecule from the Japanese luminous beetle, Ragophthalmus ohbai. // Sci. Rep. Yokosuka City Mus. 2000. V. 47. P. 31−38.
- Wood K.V. Luc genes: introduction of colors into bioluminescence assays. //J. Biolum. Chemilum. 1990. V. 5. P. 107−114.
- Lundovskich I.A., Leontieva O.V., Dementieva E.I., Ugarova N.N. Recombinant Luciola mingrelica firefly luciferase. Folding in vivo, purification and properties. // In: Proceedings of the 10th International
- Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence. Perspectives for the 21st Century. Eds. A. Roda, M. Pazzagli, L.J.Kricka, and P.E.Stanley, John Wiley & Sons. 1998. P. 420.
- Талебаровская И.К., Каткова B.A., Рыжова B.B., Щеголев А. А., Березин И. В. Способ получения D-люциферина. // Авт. свид-во. N 1 192 324. 1983.
- Рубин Б.А., Кост А. Н., Кукарских Г. П., Юровская М. А. Синтез и масс-спектральное исследование люциферина светляков. // Химия природн. соед. 1974. Т. 3. С. 293−300.68. Handbook Q. 1995. Qiagen.
- Маниатис. Т, Фрич. Э., Сэмбрук.Д. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. // М. Мир. 1984. С. 480.
- Вартапетян А.Б. Полимеразная цепная реакция. // Молекулярная биология. 1991. Т. 25. N. 4. С. 926−936.
- Д. Гловер. Клонирование ДНК. Методы. // М. Мир. 1988.
- Досон Р., Элиот Д., Эллиот У., Джонс К. Справочник биохимика. // М. Мир. 1991. С. 446.
- Бровко Л.Ю., Гандельман O.A., Поленова Т. Е., Угарова Н. Н. Кинетика биолюминесценции в люциферин-люциферазной реакции светляков. // Биохимия. 1994. Т. 59. N. 2. С. 273−281.
- Lundovskikh I.A., Dementieva E.I., Ugarova N.N. Kinetics and mechanism of thermoinactivation of mutant and native firefly luciferase. // In: Proceedings of the 10th International Symposium on
- Bioluminescence and Chemiluminescence. Perspectives for the 21st Century. Eds. A. Roda, M. Pazzagli, L.J.Kricka, and P.E.Stanley, John Wiley & Sons. 1998. P. 134.
- Полторак O.M., Чухрай E.C. Кинетика и механизм каталитической инактивации ферментов с четвертичной структурой. // Вестник МГУ. 1979. Т. 20. N. 3. С. 195−211.
- Полторак О.М., Чухрай Е. С. Диссоциативная термоинактивация биокатализаторов. // Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология. Т. 5. М. ВИНИТИ. 1986. С. 50−86.
- Полторак О.М., Чухрай Е. С. Кинетический анализ термоинактивации сложных белков на примере щелочной фосфатазы. // Журн. физ. химии. 1995. Т. 69. N. 2. С. 330−335.
- Полторак О.М., Чухрай Е. С., Торшин И. Ю. Диссоциативная термоинактивация, стабильность и активность олигомерных ферментов. // Биохимия. 1998. Т. 63. N. 3. С. 360−369.
- Travis J., McElroy W.D. Isolation and Sequence of an Essential Sulfhydryl Peptide of the Active Site of Firefly Luciferase. // Biochemistry. 1966. V. 5. N. 7. P. 2170−2176.
- Herbst R, Schafer U., Seckler R. Equilibrium Intermediate in the
- Reversible Unfolding of Firefly (Photinus pyralis) Luciferase. // J. Biol. Chem. 1997. V. 272. N. 11. P. 7099−7105.
- Herbst R., Gast K., Seckler R. Folding of Firefly (.Photinus pyralis) Luciferase: Aggregation and Reactivation of the Unfolding Intermediates. // Biochemisrty. 1998. V. 37. P. 6586−6597.
- Бровко Л.Ю., Беляева Е. И., Угарова H.H. Субъединичные взаимодействия в люциферазе светляков Luciola mingrelica. Их роль в проявлении активности фермента и процессе термоинактивации. // Биохимия. 1982. Т. 47. N. 5. С. 760−766.
- Угарова Н.Н., Бровко Л. Ю., Беляева Е. И., Филиппова Н. Ю., Березин И. В. Димеры каталитически активные частицы люциферазы светляков. // Доклады Академии Наук. 1981. Т. 260. N. 2. С. 358 360.
- Дементьева Е.И., Железнова Е. Е., Кутузова Г. Д., Лундовских И. А., Угарова Н. Н. Физико-химические свойства рекомбинантной люциферазы светляков Luciola mingrelica и ее мутантных форм. // Биохимия. 1996. Т. 61. N. 1. С. 152−158.
- Weiner S.J., Kollman P. A., Case D.A., Singh U.C., Ghio С., Alagona G., Profeta S.Jr., Weiner P. A new force field for molecular mechanical simulation of nucleic acids and proteins. // J. Am. Chem. Soc. 1984. V. 106. P. 765−784.
- Weiner S.J., Kollman P.A., Nguyen D.T., Case D.A. An all atom forcefield for simulations of proteins and nucleic acid. // J. Сотр. Chem. 1986. V. 7. 230−252.
- Угарова H.H. Биоаналитические применения люциферазы светляков. // Прикладная биохимия и микробиология. 1993. Т. 29. N. 2, С. 180 191.
- Угарова Н.Н., Бровко Л. Ю., Трдатян И. А., Райнина Е. И. Биолюминесцентные методы анализа в микробиологии. //
- Прикладная биохимия микробиология. 1987. Т. 23. N. 1. С. 1424.
- Ugarova N.N., Brovko L.Yu., Beliaieva E.I. Immobilization of Luciferase from the Firefly Luciola mingrelica: Catalytic Properties and Thermostability of the Enzyme Immobilized on Cellulose Films. // Enz. Microb. Technol. 1983. V. 5. P. 60−64.
- Lee Y., Jablonski I., De Luca M. Immobilization of Firefly Luciferase on Glass Rods: Properties of Immobilized Enzyme. // Anal. Biochem. 1977. V. 80. N. 2. P. 496−501.
- Carrea C., Bovara R., Mazzola G., Girotti S., Roda A., Ghini S. Bioluminescent Continuous-Flow Assay of Adenosine-5 '-triphosphate using Firefly Luciferase Immobilized on Nylon Tubes. // Anal. Chem. 1986. V. 58. P. 331−333.
- Carrea G., Bovara R. Girotti S., Ferri E., Ghini S., Roda A. Continuous-Flow Bioluminescent Determination of ATP in Platelets Using Firefly Luciferase Immobilized on Epoxymetacrylate. // J. Biolum. Chemilum. 1989. V.3.P. 7−11.
- Gautier S.M., Blum L.J., Coulet P.R. Multi-Function Fibre-Optic Sensor for the Bioluminescent Flow Determination of ATP and NADH. // Anal. Chim. Acta. 1990.V. 235. P. 243−253.
- Ugarova N.N., Brovko L.Yu., Kost N.V. Immobilization of Luciferase from the Firefly Luciola mingrelica Catalytic Properties and Stability of the Immobilized Enzyme. // Enz. Microb. Technol. 1982. V. 4. P. 224 228.
- Березин И.В., Бровко Л. Ю., Угарова H.H. Способ иммобилизации люциферазы светляков. // Авт. свид-во. N 660 378. 1982. Б.И. N47.
- Лундовских И.А., Дементьева Е. И., Угарова Н. Н. Иммобилизованная рекомбинантная люцифераза светляков. Физико-химическиесвойства и применение. // Биохимия. 1998. Т. 63. N. 6. С. 820 826.
- Дементьева Е.И., Кутузова Г. Д., Лундовских И. А., Угарова Н. Н., Реагент для определения аденозин-5'-трифосфата. // Патент N 2 164 241 РФ. 1999.
- Suelter С.Н., De Luca М. How to Prevent Losses of Protein by Adsorption to Glass and Plastic // Anal. Biochem. 1983. V.135. P.112−119.
- Hlady V., Yeh P.Y., Andrade J.D. Adsorption of Firefly Luciferase at Interfaces Studied by Total Internal Reflection Fluorescence Spectroscopy. //J. Fluorescence. 1991. V. 1. P. 47−55.
- Филиппова Н.Ю., Духович А. Ф., Угарова H.H. Приготовление люциферазы светляков. // Патент N 1 339 128 РФ.
- Felix Franks, Barry Aldous, Tony Auffret. Using Water-Soluble Glasses as a Strategy for Bioproduct Stabilization. // Genetic Engineering News. 1995.
- Фрунджян В. Г., Бровко JI. Ю., Карабасова М. А., Угарова Н. Н. Биолюминесцентный метод определения антибиотикочувстви-тельности микробных клеток в септической крови // Прикладнная биохиомия и микробиология. 1997. Т. 33. N. 4. С. 455−460.
- Фрунджян В. Г., Бровко Л. Ю., Бабунова B.C., Карташова В. М., Угарова Н. Н. Биолюминесцентный метод определения общей бактериальной обсемененности сырого молока // Прикладная биохиомия и микробиология. 1999. Т. 35. N. 3. С. 358−365.
- Фрунджян В.Г., Угарова H.H. Биолюминесцентное определение общей бактериальной обсемененности сырого молока. // Вестник МГУ. Сер. 2. Химия. 2000. Т. 41. N. 6. С. 407−410.
- Фрунджян В. Г, Бабунова B.C., Угарова H.H. Биолюминесцентное определение микробной загрязненности сырого рубленого мяса. // Вестник МГУ. Сер. 2. Химия. 2002. Т. 43. N. 6. С. 389−392.
- Угарова H.H. Контроль микробиологической чистоты косметических продуктов с помощью биолюминесцентной АТФ-метрии. // Сырье и упаковка. 2003. Т. 31. N. 2. С. 8 -11.