Биолюминесце́нтная систе́ма полихе́т ро́да Odontosyllis, набор белков и небольших органических молекул, позволяющих некоторым представителям рода Odontosyllis испускать свет. Ключевые компоненты системы: люциферин и фермент люцифераза. Биолюминесцентная система полихет рода Odontosyllis изучена недостаточно для применения в биотехнологии. Нестабильность молекулы люциферина и отсутствие разработанного пути её химического синтеза создают трудности для создания биолюминесцентных инструментов анализа на основе данной системы.

Многощетинковые черви (полихеты) рода Odontosyllis широко распространены в мировом океане и способны испускать яркое свечение. Одним из наиболее известных представителей является бермудский огненный червь (Odontosyllis enopla), обитающий в водах Карибского бассейна и около восточного побережья Северной Америки. Как и представители других видов Odontosyllis, черви данного вида имеют небольшие размеры (до 2 см в длину и около 2 мм в ширину) и используют биолюминесценцию для поиска и привлечения партнёра в период размножения.

Существует корреляция между циклами размножения червей рода Odontosyllis и лунным циклом. Стаи светящихся самок поднимаются к поверхности воды примерно через 1 ч после захода солнца в течение нескольких дней после полнолуния. Каждый червь при этом движется по небольшому кругу. Затем появляются самцы. По размеру они меньше самок, но тоже светятся. Поскольку и самцы, и самки полихет рода Odontosyllis способны светиться, предполагается, что помимо привлечения партнера биолюминесценция также может использоваться этими организмами для узнавания представителей своего вида.

История изучения

Люциферин-люциферазная реакция воспроизведена in vitro в первой половине 20 в. в экспериментах Э. Н. Харви, работавшего с Odontosyllis phosphorea из Британской Колумбии и Odontosyllis enopla с Бермудских островов. Затем в 1960-е гг. У. Д. Макелрой (Shimomura. 2019) получил частично очищенные препараты люциферина и обнаружил, что спектр люминесценции люциферин-люциферазной реакции Odontosyllis enopla идентичен спектру флуоресценции люциферина (λ_max = 510 нм), а также что люциферин способен к автоокислению молекулярным кислородом без светового излучения.

В дальнейшем Осаму Симомура (Shimomura. 1963; 1964) и Дж. Л. Трейнор (Trainor. 1979) установили, что люциферин-люциферазная реакция требует присутствия только люциферина, люциферазы и кислорода.

Структурная формула люциферина полихет рода Odontosyllis.Структурная формула люциферина полихет рода Odontosyllis.Только в 2018 г. учёные нашли и клонировали ген люциферазы Odontosyllis (Luciferase of the Japanese syllid polychaete Odontosyllis umdecimdonta. 2018; Novel gene encoding a unique luciferase from the fireworm Odontsyllis undecimdonta. 2018), а в 2019 установлена структура люциферина, оксилюциферина и продукта неспецифического окисления люциферина кислородом (Bioluminescence chemistry of fireworm Odontosyllis. 2019).

Люциферин

Молекула люциферина представляет собой трициклический серосодержащий гетероцикл. Бесцветное соединение крайне нестабильно и подвержено автоокислению с образованием продукта розового цвета.

Люцифераза

Фермент люцифераза представляет собой полипептид с молекулярной массой около 35 кДа. Свойства данного белка на момент написания статьи изучены мало.

Люциферин-люциферазная реакция

Схема люциферин-люциферазной реакции у полихет рода Odontosyllis.Схема люциферин-люциферазной реакции у полихет рода Odontosyllis.Как было показано Осаму Симомурой и Трейнором, люциферин-люциферазная реакция червей рода Odontosyllis требует присутствия только люциферина, люциферазы и кислорода. В ходе реакции образуется продукт оксилюциферин, соединение зелёного цвета (Bioluminescence chemistry of fireworm Odontosyllis. 2019).