Открытие и изучение биолюминесцентных систем на основе целентеразина
Открытие и изучение биолюминесцентных систем на основе целентеразина. В середине 20 в. научная группа Ф. Х. Джонсона выделила фотопротеин экворин из медузы Aequorea victoria, а затем из неё получены целентерамин и целентерамид. Оба соединения оказались производными аминопиразина. Основываясь на сходстве найденных соединений с ранее обнаруженным оксилюциферином рачков Cypridina (класс ракушковые), была предложена химическая структура гипотетического люциферина – целентеразина.
В 1975 г. из печени светящегося кальмара Watasenia scintillans выделен целентеразин, а также разработан путь его химического синтеза. Впоследствии показано, что целентеразин в качестве люциферина используют и другие биолюминесцентные системы морских организмов.
При изучении биолюминесцентных систем на основе целентеразина основные исследования велись с системами креветок Oplophorus gracilirostris, кораллов рода Renilla и веслоногих ракообразных Copepoda. Значительные успехи достигнуты при изучении структуры и функционирования фотобелков, несущих целентеразин в качестве простетической группы, в первую очередь экворина из Aequorea victoria, обелина из Obelia longissima и Obelia geniculata и беровина из различных видов гребневиков, которые клонировали в 1985, 1995 и 2012 гг. соответственно.
В 1976 г. показано, что в качестве люциферина биолюминесцентная система Oplophorus gracilirostris использует целентеразин. В то же время были получены и охарактеризованы первые, частично очищенные препараты люциферазы Oplophorus gracilirostris. Последующие исследования показали, что природная форма этой люциферазы обладает массой около 106 кДа и состоит из четырёх субъединиц: двух массой 19 кДа и двух массой 35 кДа. Последовательности этих белков клонированы в 2000 г., однако биолюминесцентной активностью обладала только субъединица массой 19 кДа.
В 1977 г. научные группы Джонсона и М. Кормье независимо друг от друга пришли к выводу, что люциферин кораллов рода Renilla представляет собой целентеразин. Первая публикация с описанием некоторых свойств люминесцентной реакции Renilla reniformis вышла в 1961 г., а первые препараты люциферазы получены и описаны в 1970-е гг. В настоящее время известны последовательности люцифераз Renilla reniformis и Renilla muellerias. Люцифераза коралла Renilla reniformis (RLuc) клонирована в 1991 г., а впоследствии была установлена её пространственная структура.
Отдельно от других исследований велись работы с представителями животных, относящихся к группе веслоногих ракообразных. Сначала Э. Харви подтвердил, что для биолюминесценции копепод необходим молекулярный кислород, а затем Э. К. Кампбелл и П. Дж. Херринг в 1990 г. показали, что все использованные ими для эксперимента виды копепод содержат целентеразин в качестве люциферина. Впоследствии в конце 20 – начале 21 вв. клонированы люциферазы видов Gaussia princeps и Metridia longa (GpLuc и MLuc соответственно).