| 
 | 
 | 
                    
 | 
 

Бактериальная биолюминесценция и lux-биосенсоры

 

Специалисты Государственного научно-исследовательского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов (ГосНИИгенетика) разрабатывают биолюминесцентные биосенсоры, позволяющие определять различные токсичные вещества в окружающей среде.

 

На фотографии посев светящихся бактерий из кишечника беломорской трески:
А - внешний вид бактериальных колоний; Б - биолюминисценция бактериальных колоний.
Работа по выделению светящихся бактерий выполнена студентами Московского физико-технического института под руководством и при поддержке сотрудников ГосНИИгенетика и кафедры гидробиологии Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Эксперименты проводились в качестве практических занятий, а также в рамках работы по конструировании lux-биосенсоров - бактерий, которые начинают светиться в присутствии определенного токсичного вещества.

 

Один из способов основан на конструировании lux-биосенсоров, которые начинают светиться в присутствии определенного вещества. Lux-биосенсор представляет собой клетку кишечной палочки E.coli, в которую введены гены гены светящихся бактерий и ген зелёного флуоресцирующего белка, обеспечивающие свечение бактериальной клетки. Когда в среде появляется определенное вещество (например, токсикант), бактерия начинает светиться.

Бактериальные lux-биосенсоры обладают высокой специфичностью. Интенсивность люминесценции пропорциональна концентрации токсического вещества в среде, что делает метод не только качественным, но и количественным. В настоящее время ведутся работы по созданию биосенсоров на антибиотики тетрациклинового и β-лактамного рядов, которые широко применяют в медицине и ветеринарии из-за высокой антимикробной активности, наличия большого количества производных и низких цен.

Квинолоны, в том числе норфлоксацин и налидиксовую кислоту, используют при лечении больных туберкулезом. Аминогликозиды – канамицин и гентамицин – нарушают процесс синтеза белка в бактериальных клетках. Например, биосенсоры к антибиотикам тетрациклинового ряда позволяют определить присутствие препаратов этой группы в концентрации от 0,5 до 10 нг/мл, что значительно ниже 100 нг/мл, принятых за норму содержания тетрациклина в молочных продуктах Европейским Союзом.

В 2001 году создан биосенсор на ионы мышьяка и сурьмы для детекции отравляющих веществ, таких как льюизит, иприт, а также биосенсоры для детекции 1,1-диметилгидразина (гептила) – ядовитого компонента ракетного топлива. Есть lux-биосенсоры на генотоксические агенты (радиация и ультрафиолет), а также на антибиотик митомицин С.

 

Источник: д.б.н. Манухов Илья Владимирович (ГосНИИгенетика), к.б.н. Колобов Михаил Юрьевич (кафедра гидробиологии Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова)(

  • PDF