Общая пироксидазная и каталазная активности светящихся базидомицетов
Люминесцентные системы и механизмы свечения многих живых организмов в настоящее время хорошо изучены, поскольку из этих организмов выделены и охарактеризованы ферменты, катализирующие реакции излучения света (люциферазы) и их субстраты (люциферины) [1]. Испускание света высшими грибами, базидиомицетами, на протяжении уже более ста лет остаются загадкой для исследователей, работающих в этой области. До настоящего времени точно не определена молекулярная организация люминесцентной системы высших грибов и механизм реакции светоизлучения. Прежде всего, остается неясным, какой фермент (или ферментный комплекс) выполняет в грибах функцию люциферазы и какова структура субстрата реакции свечения – люциферина. В середине прошлого века в экспериментах c экстрактами грибов авторы работ показали, что в реакции излучения участвуют два термолабильных белковых компонента - растворимая НАД(Ф)Н-зависимая редуктаза и люцифераза, представляющая собой нерастворимые частицы; термостабильный люциферин и НАД(Ф)Н. Позднее этот результат был повторен двумя другими группами исследователей. Однако до настоящего времени структура и свойства люциферазы, НАД(Ф)Н-зависимой редуктазы и люциферина грибов неизвестны, поскольку эти компоненты до сих пор не получены в чистом виде.
Ранее высказывалась идея об участии активных форм кислорода (АФК) и ферментов с оксидазной функцией в механизме люминесценции высших грибов [1, 9–10]. Результаты исследований светящегося бизидиомицета
Neonothopanus nambi также свидетельствуют в пользу участия АФК и оксидазных ферментов в механизме грибного свечения [11–13]. Для данного вида гриба было показано, что добавка к образцам мицелия (на спаде, или стационарном уровне свечения) перекиси водорода в милимолярных концентрациях стимулирует подъем светоизлучения гриба в 3-5 раз. Стимуляции свечения под действием перекиси водорода у Armillaria borealis не установлено.
Перекись водорода считается одним из наиболее важных метаболитов, образующихся в процессе жизнедеятельности всех дышащих клеток. Хорошо известно, что для утилизации АФК высшие грибы обладают значительным набором ферментов, в первую очередь это супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы. Пероксидазы могут быть секретируемыми, цитозольными, микросомальными или локализованными в органеллах клетки. Большая часть из них является гем-содержащими ферментами, несущими железо в протопорфириновом кольце активного сайта. Гем-содержащие пероксидазы базидиомицетов, исходя из той роли, которую они играют в жизни грибов, а также интереса для биотехнологий, достаточно подробно изучены и описаны. Несмотря на интенсивные исследования, каталазы в основном охарактеризованы для низших грибов, аскомицетов и дрожжей. Они функционируют снаружи или внутри клетки и эффективны при высоких концентрациях H2O2.
Стрессовые условия, например, механическое повреждение светящегося гриба N. nambi или помещение мицелия в ДИ воду, приводило к многократному усилению свечения [1, 2, 4]. При регулярной смене воды высокий уровень светопродукции может сохраняться в течение нескольких дней и более. Отсюда вытекает важное свойство грибной биолюминесценции, а именно, длительное свечение мицелия грибов, что может послужить основой для создания нового класса биолюминесцентных сенсоров, работающих в режиме ожидания и выдающих тревожный сигнал при появлении в воздушной или водной среде токсикантов [5].
Из изложенных выше фактов очевидна актуальность исследования взаимосвязи биолюминесценции с другими физиологическими функциями светящихся грибов грибов A. borealis в условиях стресса (голод,
осмотическое давление – инкубации в дистиллированной воде в течение нескольких суток).