Сцинтиллоны

редактировать
Серфинг, светящийся синим цветом в Южной Калифорнии Светящиеся цветения динофлагеллат

Морские динофлагелляты ночью могут излучать синий свет биолюминесценция, процесс, также называемый «фосфоресценцией морей». Производство света в этих одноклеточных организмах производится небольшими структурами в цитоплазме, называемыми сцинтиллонами . Среди биолюминесцентных организмов сцинтиллоны есть только у динофлагеллят.

В динофлагеллатах биохимическая реакция, которая дает свет, включает катализируемое люциферазой окисление линейного тетрапиррола, называемого люциферином. Динофлагеллята Lingulodinium polyedra (ранее называемая Gonyaulax polyedra) также содержит второй белок, называемый люциферин-связывающим белком (LBP), который был предложен для защиты люциферина от нелюминесцентного окисления. Люциферин высвобождается из LBP за счет снижения pH, и такое же снижение pH также активирует люциферазу. Производство света в динофлагеллатах происходит в биолюминесцентных органеллах, называемых сцинтиллонами, и может стимулироваться волнением окружающей морской воды.

Название сцинтиллон было впервые использовано для описания цитоплазматических частиц, выделенных из биолюминесцентных разновидностей динофлагеллята, которые были способны производить вспышку света в ответ на снижение pH. Сцинтиллоны были впервые обнаружены у L. polyedra с помощью флуоресцентной микроскопии, где они выглядели как маленькие синие точки вблизи поверхности клетки. Эта синяя флуоресценция возникает из-за присутствия субстрата реакции биолюминесценции, естественно флуоресцентной молекулы, называемой люциферином. Когда светообразование стимулируется добавлением разбавленной кислоты к клеткам под микроскопом, место светообразования соответствует местоположению сцинтиллонов. Кроме того, естественная флуоресценция люциферина снижается после реакции образования света.

Клетки, наблюдаемые под электронным микроскопом после метода, включающего быстрое замораживание клеток с последующей заменой воды полимером ( Fast-freeze Fixation / Freeze Substitution) содержат большое количество электронно-плотных тел по периферии клетки. Эти структуры соответствуют по размеру и местоположению флуоресцентным телам, которые, как подтверждено, являются сцинтиллонами по их световому излучению, и они демонстрируют совместную локализацию анти-люциферазной и анти-LBP-мечения, что означает, что в структурах обнаружены оба биолюминесцентных белка. Сцинтиллоны выглядят как капли цитоплазмы, висящие в вакуолярном пространстве, поскольку они почти полностью окружены вакуолярной мембраной. Эта структура привела к предположению, что управляемый потенциалом протонный канал в вакуолярной мембране может позволить потенциалу действия распространяться вдоль вакуолярной мембраны. Это, в свою очередь, позволило бы протонам проникать в цитоплазму вокруг всех сцинтиллонов в клетках практически одновременно, производя интенсивную, но короткую вспышку света. Впоследствии управляемые по напряжению протонные каналы были идентифицированы в динофлагеллате, что подтвердило их предсказанное существование.

Сцинтиллоны были экстенсивно очищены от L. polyedra с помощью центрифугирования, и эти очищенные препараты сцинтилонов содержат люциферазу и связывающий люциферин белок единственные обнаруживаемые белковые компоненты. Количество люциферазы, LBP и люциферина меняется в течение суточного (циркадного) периода, как и количество сцинтиллонов в клетке. Эти наблюдения предполагают, что циркадный контроль биолюминесценции включает ежедневный синтез и деградацию люциферазы и LBP. При синтезе эти два белка агрегируются вместе и мигрируют к мембране вакуоли, где LBP связывает люциферин, и сцинтиллоны приобретают способность производить свет при стимуляции.

Сцинтиллоны не идентичны у разных видов. Сцинтиллоны, выделенные из динофлагеллят, принадлежащих к роду, например P. lunula (ранее Dissodinium lunula) или P. noctiluca, менее плотны, чем у L. polyedra, и не содержат LBP. Мало что известно о структуре или составе сцинтиллонов у других видов, кроме L. polyedra.

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-07 05:59:05
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте