70 Баховское чтение, 2014 год


академик РАН С.А. ЛУКЬЯНОВ
(Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт Биоорганической химии РАН им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова
Российской академии наук
Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова)

 

«ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ БЕЛКИ: ПРИРОДНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ»

Зеленый флуоресцентный белок медузы Aequorea victoria (Green Fluorescent Protein, GFP) был открыт в 1962 г, но только в середине 90-х ученые осознали поистине неисчерпаемый потенциал этого белка для изучения живых систем. Будучи единственной известной генетически кодируемой флуоресцентной меткой, GFP стал незаменимым инструментом визуализации структур и процессов в живых клетках и организмах от бактерий до растений и млекопитающих.

С конца 90-х гг. наш коллектив активно включился в исследования флуоресцентных белков, результатом чего стало открытие широкого эволюционного и спектрального разнообразия белков этого семейства. В результате были открыты природные флуоресцентные белки разных цветов, от синего до дальне-красного, а также уникальные «умные» метки, изменяющие свой цвет после облучения светом, или в ответ на определенные внутриклеточные события.

Полученная богатая палитра флуоресцентных белков и сенсоров позволяет осуществлять многоцветное прижизненное мечение белков и клеточных структур, следить за динамикой функциональных процессов в норме и патологии. Фундаментальные исследования флуоресцентных белков позволили установить структурные основы их цветового разнообразия, определяющегося как химической структурой хромофорной группы, так и ее белковым окружением.

Недавно нами были открыты светозависимые окислительно-восстановительные реакции, которые проводят флуоресцентные белки как in vitro, так и в живой клетке. Эти данные позволяют по-новому взглянуть на белки семейства GFP: они представляют собой не только пассивные пигменты, способные к поглощению света и флуоресценции, но могут играть активную роль в светоиндуцируемом переносе электронов, что чрезвычайно важно для понимания эволюции и биологической роли этого белкового семейства.