Биолюминесцентная сигнальная система на основе светлячковой и бактериальных люцифераз тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Аль Ибрахим Рахаф

• Аль Ибрахим Рахаф
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Аль Ибрахим Рахаф

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Цель и задачи исследований

Научная новизна работы

Теоретическая и практическая значимость исследования

Положения, выносимые на защиту

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Описание люциферазных реакций и генов

1.2. Распространённость люминесцирующих бактерий

1.3. Lux-биосенсоры

1.4. Люциферазы для анализа шаперонной активности in vivo и in vitro

1.5. Фармабиотики и роль шаперонов в препаратах на их основе

1.6. Исследования температуры митохондрий

1.7. Бактериальные люциферазы для экспрессии в эукариотических клетках

Глава 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Бактериальные штаммы и плазмиды

2.2. Среды и условия роста бактерий

2.3. Манипуляции с ДНК

2.3.1 Конструирование плазмид для экспрессии clpl L. fermentum U-21... 42 2.3.2. Конструирование плазмиды для экспрессии НАДФ(Н) зависимой флавинредуктузы (luxG)

2.3.3 Конструирование плазмид для экспрессии бактериальных люцифераз

в E. coli

2.3.4 Конструирование плазмид для экспрессии люциферазы светлячка

L.migrelica

2.3.5. Конструирование плазмид для экспрессии кодон-оптимизированных генов люциферазы luxAB и флавинредуктазы frp

2.4. Филогенетический и молекулярный эволюционный анализ ClpL

L. fermentum U-21

2.5. Получение надосадочной от среды после культивирования бактерий

L. fermentum U-21

2.6. Биосинтез и очистка люциферазы P. luminescens, LuxG V. aquamarinus и ClpL L. fermentum U-21

2.7. Измерение активности люцифераз E. salina (EsLuxA) и P. luminesens (PlLuxAB) in vitro

2.8. Измерение шаперонную активность ClpL in vivo в клетках E. coli

2.9. Измерение шаперонную активность ClpL in vitro

2.10. Культивирование и трансфекция клеток HEK293T

2.11. Конфокальная микроскопия

2.12. Измерение интенсивности биолюминесценции люцифераз в клетках HEK293T

2.13. Измерения дыхания

Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

3.1. Исследование гена luxA из E. salina

3.2. Создание набора конструкций с генами эукариотических и бактериальных люцифераз

3.2.1. Конструкции с генами люциферазы светлячка, полученной из

L. mingrelica

3.2.2. Конструкции с генами бактериальной люциферазы, полученной из P. luminescens

3.2.3. Конструкции для проверки активности шаперонов in vivo

3.3. Lux-биосенсоры для анализа внутриклеточного пула макроэргических соединений и восстановительных эквивалентов

3.3.1 Люминесценция HEK293T

3.4. Температура митохондрий может быть оценена с использованием набора биосенсорных конструкций с генами люцифераз эукариот и прокариот

3.4.1. Оценка термочувствительности люцифераз L. mingrelica и

P. luminescens внутри клеток HEK 293T

3.4.2. Исследование активности дыхательной цепи в клетках HEK 293T с помощью люциферазы

3.4.3. Поведение люциферазы L. mingrelica в ответ на ингибирование комплексов дыхательной цепи в трансфицированных клетках HEK 293T

3.4.4. Роль снижения уровня кислорода

3.5. Исследование шаперонной активности белка, кодируемого локусом C0965_000195 в L. fermentum U-21

3.5.1 Филогенетический анализ белка, кодируемого в локусе C0965_000195 генома L. fermentum U-21

3.5.2 Клонирование гена clpL из L. fermentum U-21, экспрессия и исследование шаперонной в клетках E. coli

3.5.3 Биосинтез, выделение и очистка белка ClpL

3.5.4 Исследование шаперонной активности надосадочной от

L. fermentum U-21 и очищенного белка ClpL in vitro

3.6. Система экспрессии с элементами оперона A. logei

ГЛАВА 4 ОБСУЖДЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ФМН - флавинмононуклеотид, ФМН/Н2 - восстановленный ФМН,

НАД^Н - восстановленный никотинамид аденин динуклеотид, АТФ - аденозинтрифосфат

ВКПМ - Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов, ИПТГ - изопропил-Р-О-тиогалактопиранозид,

MTS - mitochondrial targeting signal (Митохондриальный сигнальный пептид),

HEK293T - линия клеток человеческой эмбриональной почки 293, экспрессирующая

мутант большого T-антигена SV40.

Hsp - heat shock protein - белок теплового стресса

CMV - цитомегаловирус

OD600 - оптическая плотность раствора/суспензии при длине волны 600 нм. LB - среда Lysogeny Broth

DMEM - среда Dulbecco's Modified Eagle Medium, PBS - фосфатно-солевой буфер,

SCM - надосадочная от культуральной среды после выращивания бактерий (spent culture medium),

Ni-NTA - носитель никель-нитрилотриуксусная кислота, RLU - относительные люминесцентные единицы, АИ - аутоиндуктор,

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота, ПЦР - полимеразная цепная реакция

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Биолюминесцентная сигнальная система на основе светлячковой и бактериальных люцифераз»

Актуальность темы исследования

Применение биосенсорных систем, основанных на люциферазах в качестве репортерных белков для исследования процессов, происходящих внутри клетки, и детекции биологически активных веществ в среде, активно развивается в настоящее время (Salter et al., 2024; Shramova et al., 2024; A.C. Vollmer & Van Dyk, 2004; Zhang et al., 2022). Высокая чувствительность, простота детектирования светового сигнала с помощью люминометра или сцинтилляционного счетчика, прямая пропорциональность между количеством фермента-люциферазы и интенсивностью биолюминесценции в пределах нескольких порядков величины, возможность проведения измерений как in vitro, так и in vivo (без разрушения клеток) и ряд других преимуществ определяют применение генов люцифераз в различных генетических и биохимических тестах (Котова et al., 2009). Как бактериальные, так и эукариотические люциферазы находят применение в биосенсорных технологиях. В природе существует более 40 систем, определяющих способность организмов к биолюминесценции, обычно включающих люциферазу и ферменты биосинтеза субстратов для люциферазной реакции (Fleiss & Sarkisyan, 2019). Бактериальные люциферазы, кодирующиеся luxAB генами, являются гетеродимерами (состоят из а -и ß-субъединиц) и катализируют окисление длинноцепочечного жирного альдегида (природный субстрат - тетрадеканаль) молекулярным кислородом с помощью восстановленного флавин-мононуклеотида (Meighen, 1991). Недавние исследования выявили новые люциферазные опероны, которые не содержат ген luxB (Vannier et al., 2020), что даёт надежду найти моногенную бактериальную люциферазу, более удобную для использования в эукариотических клетках. В нашей работе проведено исследование активности моногенной люциферазы из lux-оперона Enhygromyxa salina.

Кроме обнаружения токсинов, люминесцентные биосенсоры с успехом используются для исследования таких процессов как инактивация, фолдинг и рефолдинг белков, а также определения активности клеточных шаперонов (E. Gnuchikh et al., 2019; Schröder et al., 1993; Zavilgelsky et al., 2002). Для этих целей используются различающиеся по термостабильности люциферазы (Manukhov et al., 1999). В нашей работе были исследованы свойства ClpL белка из Limosilactobacillus fermentum U-21 как шаперона. Считается, что шаперонные свойства компонентов непосадочной фракции от среды, получаемой при культивации этого штамма, обладают фармабиотическим действием при нейродегенеративных заболеваниях (Marsova et al., 2020; Poluektova et al., 2022). Это направление сравнительно новое и бурно развивающееся в мировой науке, бактерии L. fermentum часто изолируют из желудочно-кишечного тракта, и несколько штаммов демонстрируют иммуномодулирующие, противовоспалительные, противовирусные и антиоксидантные свойства в различных in vitro, доклинических и клинических исследованиях (Luna Freire et al., 2024; Rodriguez-Sojo et al., 2021).

Экспрессия светлячковой люциферазы в клетках млекопитающих давно известна и активно используется в различных работах (Szymczak & Vignali, 2005). Однако эффективная экспрессия бактериальной люциферазы в эукариотических клетках стала возможна лишь с применением вирусных элементов типа 2A, позволяющих эффективно экспрессировать трансляционно слитые в одной рамке считывания гены с последующим автопротеолизом полипептида до отдельных белков (Hanaford & Johnson, 2022; Szymczak & Vignali, 2005). В нашей работе для анализа внутриклеточного пула макроэргических соединений и восстановительных эквивалентов были сконструированы гибридные плазмиды, позволяющие экспрессировать бактериальные luxAB- и светлячковые luc- гены в цитоплазме, матриксе митохондрий и в межмембранном пространстве митохондрий эукариотических клеток. Показана возможность использования трансфицированных

данными плазмидами эукариотических клеток для исследования, по изменению интенсивности люминесценции, воздействия экзогенного добавления АТФ, ФМН, НАД^Н и ряда веществ, влияющих на дыхательную цепь. Наша работа открывает возможности для применения биосенсоров при оценке эффективности генотерапии заболеваний, связанных с ослаблением работы митохондрий, таких как, например, синдром Ли (Hanaford & Johnson, 2022). Использование термочувствительных люцифераз позволяет проводить исследования термопродуктивности митохондрий. Это весьма актуальная научная задача, т.к. динамика температуры внутри клетки имеет ключевое значение для поддержания функций лизосом и митохондрий, а также для клеточного гомеостаза (Burbulla et al., 201V; Mc Donald & Krainc, 201V). Недавние исследования предполагают, что, нагрев митохондрий происходит из-за активности дыхательной цепи, хотя существование стабильного температурного градиента остается предметом жарких споров (Baffou et al., 2014; Chrétien et al., 2018; Kang, 201S; Macherel et al., 2021). Сконструированная нами система плазмид дает новый, высокоэффективный инструмент для исследований температурных режимов в клетке в целом и в отдельных её компартментах.

Цель и задачи исследований

Основной целью диссертационного исследования является разработка и использование биосенсоров на основе бактериальных и эукариотических люцифераз для анализа внутриклеточного пула макроэргических соединений и восстановительных эквивалентов, термоденатурации и рефолдинга белков.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- Протестировать активность люциферазы LuxA E. salina (далее EsLuxA) и сравнить её с LuxAB Photorhabdus luminescens (далее PlLuxAB) in vivo в гетерологичной системе Escherichia coli и in vitro с использованием гексаналя и деканаля в качестве субстратов.

- Сконструировать гибридные плазмиды с luc геном из Lucióla mingrelica, под CMV промотором для экспрессии в цитоплазме, митохондриальном матриксе и межмембранном пространстве митохондрий.

- Сконструировать гибридные плазмиды с luxAB генами P. luminescens и frp геном Vibrio harveyi для направленной экспрессии в цитоплазме и митохондриальном матриксе.

- Сконструировать гибридные плазмиды с luxAB генами P. luminescens и Aliivibrio fischeri на основе вектора с p15 ориджином репликации.

- Клонировать ген luxG, кодирующий НАДФН-зависимую флавинредуктазу из Vibrio aquamarinus под контролем промотора T7 в клетках E. coli. Выделить и очистить белок, проверить активность.

- Провести трансфекцию клеток HEK293T конструкциями, содержащими кодон-оптимизированные гены бактериальной люциферазы и НАДФН-зависимой флавинредуктазы из P. luminescens и V. harveyi, соответственно. Проверить способность полученных клеток к биолюминесценции.

- Провести трансфекцию клеток HEK293T конструкциями, содержащими гены светлячковой люциферазы из L. mingrelica, проверить способность к биолюминесценции.

- Исследовать изменение сигнала люциферазы в ответ на экзогенное добавление АТФ, ФМН, НАД и активацию или ингибирование комплексов дыхательной цепи в трансфицированных биосенсорными плазмидами клетках HEK293T.

- Исследовать in vitro шаперонную активность надосадочной от культуральной жидкости L. fermentum U-21.

- Выполнить филогенетическое и функциональное исследование in vivo и in vitro белка, кодируемого рамкой считывания UVZ02318.1, находящейся в локусе

C0965_000195 в геноме L. fermentum U-21, чтобы аннотировать её и определить шаперонную активность.

- Клонировать различные гены в экспрессионный вектор с элементами /ux-оперона, который позволяет проводить экспрессию целевого гена при пониженных температурах и регулировать ее в зависимости от концентрации аутоиндуктора. Сравнить эффективность этого экспрессионного вектора с системой экспрессии pET T7.

Научная новизна работы

В настоящей работе впервые исследована функциональность белка LuxA, из E. sa/ina, продемонстрировано, что это функциональная люцифераза, закодированная одним геном, в отличие от других бактериальных люцифераз, которые требуют двух генов (/uxA и /uxB). Эти результаты открывают путь для разработки новых моногенных бактериальных люцифераз как более простых инструментов для применения в биосенсорах на основе эукариотических клеток.

Впервые функционально охарактеризован белок, закодированный локусом C0965_000195 у L. fermentum U-21 (рамка считывания UVZ02318.1). Этот локус аннотирован как ген c/pL и, с помощью разработанных в настоящей работе /ux-биосенсоров, продемонстрирована шаперонная активность кодируемого им белка ClpL in vivo в гетерологичной системе E. co/i. Показано, что c/pL может частично компенсировать мутацию в гене шаперона c/pB, предполагая схожий молекулярный механизм ClpL и ClpB. Более того, in vitro исследования показали, что ClpL улучшает стабильность термоинактивированной люциферазы, что указывает на его способность предотвращать агрегацию белков. Наши результаты связывают секретируемый шаперон ClpL с антипаркинсоническим действием L. fermentum U-21, подчеркивая терапевтический потенциал этих бактерий.

Впервые экспрессированы /uxAB гены, кодирующие бактериальную люциферазу, таргетированную в митохондриальный матрикс. Это позволило

разработать и применить комплекс /ux-биосенсоров с бактериальной и светлячковой люциферазами, с цитоплазматической и митохондриальной локализацией для анализа пула восстановительных эквивалентов. Такие «энергетические» молекулы как АТФ, НАД^Н и ФМН теперь могут быть легко определены бактериальной и светлячковой люциферазами in vivo в митохондриях и цитоплазме. Кроме того, люцифераза L. mingre/ica служит термометром для проверки гипотез о внутриклеточных температурных градиентах, вызванных тепловыделением митохондрий. Этот подход предоставляет более глубокое понимание клеточной термодинамики и митохондриальной функции как в нормальных, так и в патологических состояниях.

Кроме того, в исследовании оценивалась эффективность нового экспрессионного вектора, который включает элементы /ux-оперона психрофильных бактерий A/iivibrio /ogei, и сравнивалась с таковой векторов на базе промотора фага T7. Эта часть исследования направлена на выявление потенциала системы для производства белков, чувствительных к высоким температурам.

Теоретическая и практическая значимость исследования

Разработка биосенсоров на основе бактериальных и эукариотических люцифераз открывает новые возможности для исследования сложных биологических процессов. Эти конструкции находят широкое применение, способствуя углублению научного понимания и принося практическую пользу в различных областях. Например, данные о шаперонной активности белка ClpL из L. fermentum U-21 предполагают его потенциальную роль в фармабиотических свойствах данного штамма, который продемонстрировал способность снижать про-воспалительные изменения в моделях болезни Паркинсона у крыс, что может привести к разработке новых терапевтических стратегий. Открытие LuxA E. sa/ina, моногенной люциферазы, упрощает применение бактериальных люцифераз в эукариотических клетках, однако требует увеличения уровня люминесценции,

производимой данным ферментом для эффективного его использования. Предложенная система /ux-биосенсоров на основе эукариотических клеток открывает перспективы для оценки эффективности генной терапии заболеваний, связанных с дисфункцией митохондрий, таких как синдром Ли. В целом, эти достижения способствуют значительным улучшениям в исследованиях биоэнергетики и тестировании лекарств.

Прикладное значение нашей работы заключается не только в создании новых биосенсорных сигнальных систем, но и в разработке экспрессионной системы с регуляторными элементами /ux-оперона психрофильных бактерий. Исследован потенциал системы для производства белков при пониженной температуре.

В настоящее время есть несколько удачных попыток создания экспрессионных систем на основе промоторов холодового шока для биосинтеза термолабильных белков (Shirano & Shibata, 1990; Vera et al., 2007), однако они не обеспечивают точной регуляции экспрессии и не предполагают возможности её выключения, когда это потребуется. Наша экспрессионная система позволяет получать порядка 50% целевого белка, удобна для биосинтеза термолабильных белков и лишена вышеописанных недостатков.

Положения, выносимые на защиту

1. Гомодимер LuxA E. salina способен к биолюминесценции. Альдегид с длиной алифатической цепи С6 является более предпочтительным субстратом для LuxA E. salina чем таковой с С10.

2. Набор из конструкций с генами люцифераз из L. mingrelica, P. luminescens, A. fischeri для экспрессии в клетках бактерий и эукариот применим для анализа активности внутриклеточных шаперонов, оценки пула восстановительных эквивалентов и макроэргических соединений, токсиколоческих исследований и изучения биологически активных веществ.

3. Температура митохондрий может быть оценена с помощью набора биосенсорных конструкций с генами эукариотических и прокариотических люцифераз.

4. Секретирующийся в культуральную среду белок ClpL из L. fermentum U-21 проявляет шаперонную активность и способен к компенсации мутации в clpB гене E. coli.

5. Экспрессионная система с элементами lux-оперона позволяет накапливать целевой белок порядка 50% от общего клеточного белка.

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Описание люциферазных реакций и генов

Спектральный диапазон излучения биолюминесцентных организмов простирается от примерно 400 до 700 нм, то есть от синего до красного света (Brodl et al., 2018). Существуют как прокариотические, так и эукариотические люциферазы, и оба типа используются для создания биосенсоров. Они различаются по структуре белка и специфичности к субстратам. Прокариотические люциферазы являются гетеродимерными белками, которые используют жирный альдегид и восстановленный флавинмононуклеотид (ФМН) в качестве хромофора (Riendeau & Meighen, 1979). Эукариотические люциферазы — это как правило моносубъединичные белки, которые используют специфические субстраты (люциферин, цэлентеразин и др.) и АТФ.

Эукариотическая люцифераза светляков: в эукариотических системах, таких как системы, связанные с светлячками, ген люциферазы (luc) кодирует фермент, ответственный за биолюминесценцию. Этот фермент катализирует АТФ-зависимое окисление люциферина, вызывая испускание желто-зеленого света в следующих реакциях:

Начальная реакция, катализируемая люциферазой светлячка (Luc), заключается в образовании связанного с люциферазой люциферил-аденилата (Luc:LH2-AMP) в присутствии Mg2+ и АТФ с выделением неорганического пирофосфата PPi (1). Карбоксильная группа D-люциферина (LH2) аденилируется. Второй этап (2) включает оксигенацию LH2-AMP молекулярным кислородом (O2), в

результате чего образуется возбужденное состояние оксилициферина (Oxyluciferin*), аденозинмонофосфат (AMP) и углекислый газ (CO2). Испускание света происходит в результате релаксации возбужденного состояния оксилюциферина к соответствующему основному состоянию (3) (Inouye, 2010). Пик испускания для обычного светлячка находится на длине волны 560нм (Lomakina & Ugarova, 2022). Молекула люциферина является подходящим субстратом для люцифераз из различных насекомых как в виде имаго, так и их личинок (Viviani, 2002; Wood, 1995).

Люцифераза светлячка, используемая в настоящей работе, кодируется luc геном из L. mingrelica (Brovko et al., 1978), катализирует окисление субстрата D-люциферина в присутствии АТФ, Mg2+ и кислорода. Применение реакции биолюминесценции светлячков охватывает широкий спектр исследований, от биологических до медицинских, включая мониторинг уровня экспрессии генов (Hezam et al., 2023), уровней АТФ внутри и вне клетки (Dragulescu-Andrasi et al., 2011; Dubyak, 2019; Morciano et al., 2017, 2020) и точную визуализацию опухолей in vivo (Dragulescu-Andrasi et al., 2011; Wang et al., 2023).

Бактериальная люцифераза и /мх-оперон: все биолюминесцентные бактерии имеют гены, кодирующие белки, ответственные за испускание света. Ферменты, участвующие в бактериальной биолюминесценции, кодируются luxCDABE генами, входящими в состав lux-оперона (Meighen, 1991). Помимо основных luxCDABE генов, необходимых для биолюминесценции у некоторых бактерий встречаются вспомогательные и регуляторные гены в составе lux-оперонов и lux-регулонов; (Brodl et al., 2018; Dunlap, 2009). Гены luxA и luxB кодируют гетеродимерную люциферазу; luxC, luxD и luxE являются частью комплекса жирнокислотной редуктазы, а luxG кодирует флавинредуктазу. Рядом с основными генами luxCDABE(G) находятся дополнительные гены в lux-опероне (luxF; ribEBHA; luxl)

или в отдельном опероне (/ыхЯ), расположенном рядом с /их-опероном, где рамка считывания имеет противоположное направление (рисунок 1).

Рисунок 1. Примеры порядка генов lux у биолюминесцентных бактериальных штаммов (Brodl et al., 2018). Стрелка над luxR указывает на то, что его рамка считывания ориентирована в противоположном направлении (отдельный оперон, не напрямую связанный с lux-опероном)

У биолюминесцентных бактерий гетеродимерный фермент люцифераза (LuxAB) является монооксигеназой, катализирует окисление алифатических альдегидов до соответствующих кислот, используя восстановленный флавинмононуклеотид (ФМНЖ2) в качестве редокс-кофактора. Тетрадеканаль является субстратом бактериальных люцифераз, однако алифатические альдегиды с длинной углеродной цепью от 8 до 16 атомов углерода также могут выступать субстратами люциферазной реакции (Ulitzur & Hastingst, 1979). Реакция, как показано (Campbell et al., 2009), в основном происходит в а-субъединице и начинается с образования пероксида флавина (Lawan et al., 2022). Из возбужденного состояния ФМН-4а-гидроксида энергия выделяется в виде света с приблизительным максимумом на длине волны 490 нм, таким образом, этот промежуточный продукт служит светоизлучающим хромофором (Kurfursttt et al., 1984; Meighen, 1993). Согласно структуре люциферазы, активный центр, обеспечивающий испускание света, находится в а-субъединице, в то время как Р-субъединица, по-видимому, отвечает за стабильность, сворачивание и квантовый выход. Общая реакция бактериальной биолюминесценции изображена на рисунке 2.

о

^^-н + ™nh2 + 02

LuxAB luciferase

••••••.. ,lH + fmn + н20 + hv (-490 nm)

о

R

R'

Рисунок 2. Реакция, катализируемая бактериальной люциферазой. Длинноцепочечные альдегиды (СНз(СН2)пСНО), восстановленный флавинмононуклеотид (ФМ№Ш) и молекулярный кислород

(О2) преобразуются ферментом люциферазой (LuxAB) в соответствующие длинноцепочечные кислоты (СНз(СШ)пСООН), окисленный флавинмононуклеотид (ФМН), воду (Н2О) и испускание

света (hv) с приблизительным максимумом на длине волны 490нм (Brodl et al., 2018)

Как флавин-зависимая монооксигеназа (Phintha & СИа1уеп, 2023), LuxAB связывает восстановленный флавинмононуклеотид (ФМН/Н2) и использует молекулярный кислород для превращения длинноцепочечного альдегида в жирную кислоту с выделением света. Вместе с генами luxA и luxB соответствующие опероны также содержат гены, кодирующие НАДФ(Н)-зависимую ацил-протеин редуктазу (luxC), ацил-трансферазу (luxD) и ацил-протеин синтетазу (luxE), обычно в порядке CDABE (Brodl et al., 2018; Paul Dunlap, 2014). LuxC и LuxE образуют комплекс (Tian et al., 2022). Кроме того, гены luxF и luxG, кодирующие ловца миристилированных флавинов (Brodl et al., 2020; Tabib et al., 2017) и флавинредуктазу соответственно, также могут присутствовать в lux-опероне (Brodl et al., 2018; Paul Dunlap, 2014).

1.2. Распространённость люминесцирующих бактерий

До недавнего времени считалось, что среди светящихся бактерий, обитающих в морях, встречаются виды 3-х родов: Vibrio, Photobacterium и Aliivibrio, принадлежащих к семейству Vibrionaceae (Urbanczyk et al., 2007). Однако постепенно были открыты и другие представители люминесцирующей микрофлоры. Например, в недавнем исследовании (Burtseva et al., 2020) среди люминесцентной микрофлоры Белого моря было показано наличие представителей семейств

Enterobacteriaceae и Shewanelaceae. Причем был найден люминесцентный вид Kosakonia cowanii из семейства Enterobacteriaceae, для которого впервые была показана способность к биолюминесценции. Последовательности lux-оперонов у представителей семейств Vibrionaceae, Shewanellaceae и Enterobacteriaceae более близки чем последовательности геномов. Это можно интерпретировать как результат распространения lux-оперонов среди различных бактерий за счёт горизонтального переноса (Urbanczyk et al., 2008).

Светящиеся бактерии в основном встречаются в морской среде и растут в различных условиях, от поверхностных вод до глубоководных местообитаний и встречаются как в свободноживущем виде, так и заселяют кишечник и специальные органы рыб и беспозвоночных. Такие виды, как A. fischeri, A. logei обычно ассоциируются с морскими организмами, такими как рыбы и кальмары, образуя симбиотические отношения. (Budsberg et al., 2003; Fidopiastis et al., 1998; Ramesh & Mohanraju, 2019; Urbanczyk et al., 2011). Следует отметить, что деление люминесцирующих бактерий на симбионтов и свободноживущих довольно условно, однако, можно говорить о разделении морских люминесцирующих бактерий по трём преимущественно занимаемым нишам: Photobacterium -свободноживущие, Vibrio -комменсалы и Aliivibrio - симбионты (Баженов, 2020). В более глубоких океанских регионах такие виды, как V. harveyi, обитают на поверхностях морских животных или в виде свободноживущих бактерий (Austin & Zhang, 2006). В отличие от них, наземные светящиеся бактерии, такие как P. luminescens, в основном встречаются в виде обитателей кишечника нематод, паразитирующих на насекомых (Paul Dunlap, 2014; P V Dunlap, 2009).

На распространение светящихся бактерий влияет несколько факторов, включая температуру, соленость и доступность питательных веществ. Температура имеет решающее значение, так как специфические виды демонстрируют адаптацию к определенным тепловым условиям; например, V. harveyi и P. leiognathi растут в

теплых тропических водах, A. fischeri растут в умеренных водах. Такие виды как A. logei, P. phosphoreum и P. luminescens предпочитают холодные воды (Montanchez et al., 2019; Nealson & Hastings, 1979; Sampaio et al., 2022). Экологическая роль светящихся бактерий многогранна; они служат симбиотическими партнерами в морских экосистемах (Brodl et al., 2018), способствуя циклу питательных веществ и разложению органического вещества, их биолюминесценция может привлекать добычу и облегчать внутривидовую коммуникацию среди морских организмов (Haddock et al., 2010; Widder, 2010), влияя на стратегии питания и брачное поведение.

Изучение светящихся бактерий имеет значительный потенциал для различных приложений, включая биосенсоры для мониторинга окружающей среды и достижения в области биотехнологии и синтетической биологии. Их уникальные биохимические механизмы вдохновляют исследования в области инновационных и биоинженерных технологий, подчеркивая их важность как в экологии, так и в прикладных областях исследований.

1.3. ¿их-биосенсоры

Биосенсоры — это аналитические инструменты, которые интегрируют биологический элемент распознавания (биорецептор) с физико-химическим детектором (трансдюсером) (Daunert et al., 2000) для обнаружения различных химических веществ, биологических молекул и микроорганизмов. Они бывают различных форм и классифицируются в основном по их биорецепторам (Naresh & Lee, 2021), которые включают ферменты, антитела, аптамеры, наночастицы и биосенсоры на основе цельных клеток, использующие саморазмножающуюся природу клеток и способность производить элементы распознавания, такие как рецепторные белки для обнаружения биодоступных соединений (Gui et al., 2017). Каждый тип биосенсоров имеет определенные преимущества для обнаружения специфических соединений. Lux-биосенсоры — это уникальный класс, который

использует естественную биолюминесценцию определенных светящихся бактерий для обнаружения целевых молекул или изменений в окружающей среде. Эта биолюминесценция контролируется /ux-опероном, кластером генов, производящих свет. Внедрение этого оперона в биосенсор позволяет осуществлять мониторинг различных биологических процессов в реальном времени, неинвазивно и визуально детектируемо, что делает /ux-биосенсоры особенно полезными в научной и промышленной сферах (Cao et al., 2021; S. Y. Chen et al., 2022; Gui et al., 2017; Kannappan & Ramisetty, 2022; Amy C Vollmer et al., 1997).

Классификация /мх-биосенсоров:

Lux-биосенсоры можно классифицировать по их реактивности на внешние стимулы на три группы: неспецифические, полу-специфические и специфические. Неспецифические биосенсоры состоят из конститутивно светящихся клеток, в таких /их-биосенсорах фиксируется снижение жизненно важных функций (Kurvet et al., 2011). Полу-специфические биосенсоры имеют индуцируемые светящиеся клетки, контролируемые промоторами, реагирующими на стресс, которые разработаны для обнаружения повреждений ключевых биомолекул, таких как ДНК, белки и липиды в бактериальных клетках. Например, в E. co/i SOS-регулон реагирует на повреждение ДНК, что позволяет разрабатывать биосенсоры с использованием промоторов, таких как su/A, recA и umuC (Nunoshiba & Nishioka, 1991; Oda et al., 1985; Quillardet & Hofnung, 1993) для мониторинга генотоксических агентов в реальном времени, предлагая более быстрый анализ, чем традиционные методы, такие как тест Эймса. Кроме того, биосенсоры, использующие регулон теплового шока, применяют промоторы генов dnaK и grpE для выявления токсических агентов, нарушающих функцию белков при повышенных температурах (Van Dyk et al., 1994). Повреждения мембран приводят к повышенному использованию жирных кислот для биосинтеза липидов, что приводит к активации FadR и увеличению транскрипции гена fabA для

мониторинга агентов, которые нарушают целостность клеточной мембраны (Bechor et al., 2002; S. H. Choi & Gu, 1999).

Специфические /ux-биосенсоры реагируют исключительно на целевые вещества, используя специфические сенсорные белки, возникшие в ходе эволюции, для обнаружения конкретных молекул. Например, аго-оперон способствует обнаружению мышьяка при низких концентрациях (Carlin et al., 1995) за счёт специфического сенсорного белка ArsR. Промотор, регулируемый ArsR, был использован для конструирования биосенсора чувствительного к ионам мышьяка и кадмия (Ramanathan et al., 1997). К этому же классу биосенсоров относится вариант с использованием сенсора MerR, чувствительного к ионам ртути и кадмия и, регулируемый им промотор (Kholodii et al., 1995; Завильгельский et al., 2012). В работе (Kotova et al., 2014) описана разработка /ux-биосенсоров для идентификации различных антибиотиков, включая бета-лактамы и тетрациклины с использованием соответствующих сенсорных регуляторных белков AmpR и TetR. Окислительный стресс удобно исследовать с помощью специфичных к активным формам кислорода сенсорных белков OxyR и SoxR, чувствительных соответственно к перекиси водорода и супероксиданион радикалу (Nunoshiba et al., 1992; Storz & Imlay, 1999) .

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аль Ибрахим Рахаф, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Abilev S. K., Sviridova D. A., Grebenyuk A. N., Igonina E. V., Smirnova S. V. 'Study of the prooxidant and antioxidant activity of anti-radiation agents with Lux-biosensors'// Biology Bulletin. 2019. 46 (12). pp. 1646-1656. doi: 10.1134/S106235901912001X.

2. Austin B., Zhang X. H. 'Vibrio harveyi: A significant pathogen of marine vertebrates and invertebrates'// Letters in Applied Microbiology. 2006. 43 (2). pp. 119-124. doi: 10.1111/j.1472-765X.2006.01989.x.

3. Baffou G., Rigneault H., Marguet D., Jullien L. 'A critique of methods for temperature imaging in single cells'// Nature Methods. 2014. Nature Publishing Group.

4. Bazhenov S., Novoyatlova U., Scheglova E., Fomin V., Khrulnova S., Melkina O., Chistyakov V., Manukhov I. 'Influence of the luxR regulatory gene dosage and expression level on the sensitivity of the whole-cell biosensor to Acyl-homoserine lactone'// Biosensors. 2021. 11 (6). pp. 166. doi: 10.3390/bios11060166.

5. Bechor O., Smulski D. R., Van Dyk T. K., LaRossa R. A., Belkin S. 'Recombinant microorganisms as environmental biosensors: pollutants detection by Escherichia coli bearing fabA7::lux fusions'// Journal of Biotechnology. 2002. 94 . pp. 125-132. doi: 10.1016/s0168-1656(01)00423-0.

6. Bergner T., Tabib C. R., Winkler A., Stipsits S., Kayer H., Lee J., Malthouse J. P., Mayhew S., Müller F., Gruber K., Macheroux P. 'Structural and biochemical properties of LuxF from Photobacterium leiognathi'// Biochimica et Biophysica Acta - Proteins and Proteomics. 2015. 1854 (10). pp. 1466-1475. doi: 10.1016/j.bbapap.2015.07.008.

7. Bogorodskiy A., Okhrimenko I., Maslov I., Maliar N., Burkatovskii D., von Ameln F., Schulga A., Jakobs P., Altschmied J., Haendeler J., Katranidis A., Sorokin I., Mishin A., Gordeliy V., Buldt G., Voos W., Gensch T., Borshchevskiy V. 'Accessing mitochondrial protein import in living cells by protein microinjection'// Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2021. 9 . doi: 10.3389/fcell.2021.698658.

8. Bohl V., Hollmann N. M., Melzer T., Katikaridis P., Meins L., Simon B., Flemming D., Sinning I., Hennig J., Mogk A. 'The Listeria monocytogenes persistence factor ClpL is a potent stand-alone disaggregase'// ELife. 2024. 12 . doi: 10.7554/eLife.92746.

9. Bouwmeester H., Dekkers S., Noordam M. Y., Hagens W. I., Bulder A. S., de Heer C., ten Voorde S. E. C. G., Wijnhoven S. W. P., Marvin H. J. P., Sips A. J. A. M. 'Review of health safety aspects of nanotechnologies in food production'// Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2009. 53 (1). pp. 52-62. doi: 10.1016/j.yrtph.2008.10.008.

10.Boylan M., Pelletier J., Meighen E. A. 'Fused bacterial luciferase subunits catalyze light emission in eukaryotes and prokaryotes.'// The Journal of Biological Chemistry. 1989. 264 (4). pp. 1915-1918. doi: 10.1016/s0021-9258(18)94118-9.

11.Brand M. D., Brindle K. M., Buckingham J. A., Harper J. A., Rolfe D., Stuart J. A. 'The significance and mechanism of mitochondrial proton conductance'// International Journal of Obesity. 1999. 23 (6). pp. S4-S11. doi: 10.1038/sj.ijo.0800936.

12.Brodl E., Csamay A., Horn C., Niederhauser J., Weber H., Macheroux P. 'The impact of LuxF on light intensity in bacterial bioluminescence'// Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2020. 207 . doi:

10.1016/j .jphotobiol.2020.111881.

13.Brodl E., Winkler A., Macheroux P. 'Molecular mechanisms of bacterial bioluminescence'// Computational and Structural Biotechnology Journal. 2018. 16 . pp. 551-564. doi: 10.1016/j.csbj.2018.11.003.

14.Brovko L. Y., Ugarova N. N., Vasilieva T. E., Dombrovsky V. A., Berezin I. V. 'Administration of immobilized firefly luciferase for quantitative estimation of ATP and enzymes synthesizing and destroying ATP'// Biokhimiia (Moscow, Russia). 1978. 43 (5). pp. 798-805.

15.Bruce-Keller A. J., Salbaum J. M., Berthoud H. R. 'Harnessing gut microbes for mental health: Getting from here to there'// Biological Psychiatry. 2018. 83 (3). pp. 214-223. doi: 10.1016/j.biopsych.2017.08.014.

16.Budsberg K. J., Wimpee C. F., Braddock J. F. 'Isolation and identification of Photobacterium phosphoreum from an unexpected niche: Migrating salmon'// Applied and Environmental Microbiology. 2003. 69 (11). pp. 6938-6942. doi: 10.1128/AEM.69.11.6938-6942.2003.

17.Burbulla L. F., Song P., Mazzulli J. R., Zampese E., Wong Y. C., Jeon S., Santos D. P., Blanz J., Obermaier C. D., Strojny C., Savas J. N., Kiskinis E., Zhuang X., Krüger R., James D., Krainc D. 'Dopamine oxidation mediates mitochondrial and lysosomal dysfunction in Parkinson's disease'// Science. 2017. 357 . pp. 1255-1261. doi: 10.1126/science.aam9080.

18.Burtseva O., Kublanovskaya A., Baulina O., Fedorenko T., Lobakova E., Chekanov K. 'The strains of bioluminescent bacteria isolated from the White Sea finfishes: genera Photobacterium, Aliivibrio, Vibrio, Shewanella, and first luminous Kosakonia'// Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2020. 208 . doi: 10.1016/j.jphotobiol.2020.111895.

19.Campbell Z. T., Weichsel A., Montfort W. R., Baldwin T. O. 'Crystal structure of the bacterial luciferase/flavin complex provides insight into the function of the ß subunit'// Biochemistry. 2009. 48 (26). pp. 6085-6094. doi: 10.1021/bi900003t.

20.Cao Y., Zhang B., Zhu Z., Xin X., Wu H., Chen B. 'Microfluidic based whole-cell biosensors for simultaneously on-site monitoring of multiple environmental contaminants'// Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2021. 9 . doi: 10.3389/fbioe.2021.622108.

21.Carlin A., Shi W., Dey S., Rosen B. P. 'The ars operon of Escherichia coli confers arsenical and antimonial resistance'// Journal of Bacteriology. 1995. 177 (4). pp. 981-986. doi: 10.1128/jb. 177.4.981-986.1995.

22.Cheng Vollmer A., Van Dyk T. K. 'Stress responsive bacteria: Biosensors as environmental monitors'// In: R. Poole (Ed.). Advances in Microbial physiology2004. Vol. 49. p. 133-163.

23.Chen S. Y., Zhang Y., Li R., Wang B., Ye B. C. 'De novo design of the ArsR regulated Pars promoter enables a highly sensitive whole-cell biosensor for arsenic contamination'// Analytical Chemistry. 2022. 94 (20). pp. 7210-7218. doi: 10.1021/acs.analchem.2c00055.

24.Chen Y., Guo Y., Liu Y., Xiang Y., Liu G., Zhang Q., Yin Y., Cai Y., Jiang G. 'Advances in bacterial whole-cell biosensors for the detection of bioavailable mercury: A review'// Science of the Total Environment. 2023. 868 . doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.161709.

25.Chistyakov V. A., Prazdnova E. V., Gutnikova L. V., Sazykina M. A., Sazykin I. S. 'Superoxide scavenging activity of plastoquinone derivative 10-(6'-plastoquinonyl)decyltriphenylphosphonium (SkQ1)'// Biochemistry (Moscow). 2012. 77 (7). pp. 776-778. doi: 10.1134/S0006297912070103.

26.Choi H., Tang C. K., Tu S. C. 'Catalytically active forms of the individual subunits of Vibrio harveyi luciferase and their kinetic and binding properties'// Journal of Biological Chemistry. 1995. 270 (28). pp. 16813-16819. doi: 10.1074/jbc.270.28.16813.

27. Choi S. H., Gu M. B. 'A whole cell bioluminescent biosensor for the detection of membrane-damaging toxicity'// Biotechnology and Bioprocess Engineering. 1999. 4 . pp. 59-62.

28. Chrétien D., Bénit P., Ha H. H., Keipert S., El-Khoury R., Chang Y. T., Jastroch M., Jacobs H. T., Rustin P., Rak M. 'Mitochondria are physiologically maintained at close to 50 °C'// PLoS Biology. 2018. 16 (1). doi: 10.1371/journal.pbio.2003992.

29.Close D. M., Patterson S. S., Ripp S., Baek S. J., Sanseverino J., Sayler G. S. 'Autonomous bioluminescent expression of the bacterial luciferase gene cassette (lux) in a mammalian cell line'// PLOS ONE. 2010. 5 (8). doi: 10.1371/journal.pone.0012441.

30.Colepicolo P., Cho K.-W., Poinar G. 0, Hastings A. J. W. 'Growth and luminescence of the bacterium Xenorhabdus luminescens from a human wound'// Applied and Environmental Microbiology. 1989. 55 (10). pp. 2601-2606. doi:

10.1128/aem.55.10.2601-2606.1989.

31.Corcoran B. M., Ross R. P., Fitzgerald G. F., Dockery P., Stanton C. 'Enhanced survival of GroESL-overproducing Lactobacillus paracasei NFBC 338 under stressful conditions induced by drying'// Applied and Environmental Microbiology. 2006. 72 (7). pp. 5104-5107. doi: 10.1128/AEM.02626-05.

32.Cui B., Zhang L., Song Y., Wei J., Li C., Wang T., Wang Y., Zhao T., Shen X. 'Engineering an enhanced, thermostable, monomeric bacterial luciferase gene as a reporter in plant protoplasts'// PLOS ONE. 2014. 9 (10). doi: 10.1371/journal.pone.0107885.

33.Danilenko V. N., Stavrovskaya A. V., Voronkov D. N., Gushchina A. S., Marsova M. V., Yamshchikova N. G., Ol'shansky A. S., Ivanov M. V., Illarioshkin S. N. 'The use of a pharmabiotic based on the Lactobacillus fermentum U-21 strain to modulate the neurodegenerative process in an experimental model of Parkinson's disease'//

Annals of Clinical and Experimental Neurology. 2020. 14 (1). pp. 62-69. doi: 10.25692/ACEN.2020.1.7.

34.Daunert S., Barrett G., Feliciano J. S., Shetty R. S., Shrestha S., Smith-Spencer W. 'Genetically engineered whole-cell sensing systems: coupling biological recognition with reporter genes'// Chemical Reviews. 2000. 100 (7). pp. 2705-2738. doi: 10.1021/cr990115p.

35.Dias A. M. M., Douhard R., Hermetet F., Regimbeau M., Lopez T. E., Daniel Gonzalez, Masson S., Marcion G., Killian Chaumonnot, Uyanik B., Causse S. Z., Rieu A., Hadi T., Basset C., Chluba J., Grober J., Guzzo J., Neiers F., Ortega-Deballon P., Demidov O. N., Lirussi F., Garrido C. 'Lactobacillus stress protein GroEL prevents colonic inflammation'// Journal of Gastroenterology. 2021. 56 . doi: 10.1007/s00535.

36.Di X., Wang D., Peter Su Q., Liu Y., Liao J., Maddahfar M., Zhou J., Jin D. 'Spatiotemporally mapping temperature dynamics of lysosomes and mitochondria using cascade organelle-targeting upconversion nanoparticles'// PNAS. 2022. 119 (45). doi: 10.1073/pnas.

37.Dragulescu-Andrasi A., Chan C. T., De A., Massoud T. F., Gambhir S. S. 'Bioluminescence resonance energy transfer (BRET) imaging of protein-protein interactions within deep tissues of living subjects'// Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011. 108 (29). pp. 1206012065. doi: 10.1073/pnas.1100923108.

38.Dubyak G. R. 'Luciferase-assisted detection of extracellular ATP and ATP metabolites during immunogenic death of cancer cells'// Methods in Enzymology. 2019. 629 . pp. 81-102. doi: 10.1016/bs.mie.2019.10.006.

39.Dunlap Paul 'Biochemistry and genetics of bacterial bioluminescence'// Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. 2014. 144 . pp. 37-64. doi: 10.1007/9783-662-43385-0 2.

40.Dunlap P V 'Bioluminescence, Microbial'// 2009.

41.Feng C., Jin C., Liu K., Yang Z. 'Microbiota-derived short chain fatty acids: Their role and mechanisms in viral infections'// Biomedicine and Pharmacotherapy. 2023. 160 . doi: 10.1016/j.biopha.2023.114414.

42.Fidopiastis P. M., Von Boletzky S., Ruby E. G., Hawaii H. 'A new niche for Vibrio logei, the predominant light organ symbiont of squids in the genus Sepiola'// Journal of Bacteriology. 1998. 180 (1). pp. 59-64. doi: 10.1128/JB.180.1.59-64.1998.

43.Fijan S. 'Probiotics and their antimicrobial effect'// Microorganisms. 2023. 11 (2). doi: 10.3390/microorganisms11020528.

44.Fleiss A., Sarkisyan K. S. 'A brief review of bioluminescent systems (2019)'// Current Genetics. 2019. 65 (4). pp. 877-882. doi: 10.1007/s00294-019-00951-5.

45.Gibson D. G., Young L., Chuang R. Y., Venter J. C., Hutchison C. A., Smith H. O. 'Enzymatic assembly of DNA molecules up to several hundred kilobases'// Nature Methods. 2009. 6 (5). pp. 343-345. doi: 10.1038/nmeth.1318.

46.Gladysheva-Azgari M. V., Sharko F. S., Evteeva M. A., Kuvyrchenkova A. P., Boulygina E. S., Tsygankova S. V., Slobodova N. V., Pustovoit K. S., Melkina O. E., Nedoluzhko A. V., Korzhenkov A. A., Kudryavtseva A. A., Utkina A. A., Manukhov I. V., Rastorguev S. M., Zavilgelsky G. B. 'ArdA genes from pKM101 and from B. bifidum chromosome have a different range of regulated genes'// Heliyon. 2023. 9 (12). doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e22986.

47.Gnuchikh E., Baranova A., Schukina V., Khaliullin I., Zavilgelsky G., Manukhov I. 'Kinetics of the thermal inactivation and the refolding of bacterial luciferases in Bacillus subtilis and in Escherichia coli differ'// PLoS ONE. 2019. 14 (12). doi: 10.1371/journal.pone.0226576.

48.Gnuchikh E. Yu., Manukhov I. V., Zavilgelsky G. B. 'DnaK chaperone takes part in folding but not in refolding of thermal inactivated proteins in Bacillus subtilis'//

Russian Journal of Genetics. 2020. 56 (9). pp. 1070-1078. doi: 10.1134/S1022795420090070.

49.Goffin L., Georgopoulos C. 'Genetic and biochemical characterization of mutations affecting the carboxy-terminal domain of the Escherichia coil molecular chaperone DnaJ'// Molecular Microbiology. 1998. 30 (2). pp. 329-340. doi: 10.1046/j.1365-2958.1998.01067.x.

50.Gottesman S., Roche E., Zhou Y., Sauer Robert T. 'The ClpXP and ClpAP proteases degrade proteins with carboxy-terminal peptide tails added by the SsrA-tagging system'// Genes and Development. 1998. 12 . pp. 1338-1347. doi: 10.1101/gad.12.9.1338.

51.Gottesman S., Wickner S., Maurizi M. R. 'Protein quality control: triage by chaperones and proteases'// Genesanddevelopment. 1997. doi:

10.1101/gad.11.7.815.

52.Green M., Sambrook J. 'Molecular cloning: A laboratory manual. 4th edition'// Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2012. 11 .

53.Gui Q., Lawson T., Shan S., Yan L., Liu Y. 'The application of whole cell-based biosensors for use in environmental analysis and in medical diagnostics'// Sensors (Switzerland). 2017. 17 (7). doi: 10.3390/s17071623.

54.Haddock S. H. D., Moline M. A., Case J. F. 'Bioluminescence in the sea'// Annual Review of Marine Science. 2010. 2 (1). pp. 443-493. doi: 10.1146/annurev-marine-120308-081028.

55.Hanaford A., Johnson S. C. 'The immune system as a driver of mitochondrial disease pathogenesis: a review of evidence'// Orphanet Journal of Rare Diseases. 2022. 17 (1). pp. 335. doi: 10.1186/s13023-022-02495-3.

56.Hastings J. W., Weber K., Friedland J., Eberhard A., Mitchell G. W., Gunsalus A. 'Structurally distinct bacterial luciferases'// Biochemistry. 1969. 8 (12). pp. 46814689. doi: 10.1021/bi00840a004.

57.Hezam K., Wang C., Fu E., Zhou M., Liu Y., Wang H., Zhu L., Han Z., Han Z. C., Chang Y., Li Z. 'Superior protective effects of PGE2 priming mesenchymal stem cells against LPS-induced acute lung injury (ALI) through macrophage immunomodulation'// Stem Cell Research and Therapy. 2023. 14 (1). doi: 10.1186/s 13287-023-03277-9.

58.Inomata N., Toda M., Sato M., Ishijima A., Ono T. 'Pico calorimeter for detection of heat produced in an individual brown fat cell'// Applied Physics Letters. 2012. 100 (15). doi: 10.1063/1.3701720.

59.Inouye S. 'Firefly luciferase: An adenylate-forming enzyme for multicatalytic functions'// Cellular and Molecular Life Sciences. 2010. 67 (3). pp. 387-404. doi: 10.1007/s00018-009-0170-8.

60.Kang J.-S. 'Theoretical model and characteristics of mitochondrial thermogenesis'// Biophysics Reports. 2018. 4 (2). pp. 63-67. doi: 10.1007/s41048-018-0054-2.

61.Kannappan S., Ramisetty B. C. M. 'Engineered whole-cell-based biosensors: Sensing environmental heavy metal pollutants in water—a review'// Applied Biochemistry and Biotechnology. 2022. 194 (4). pp. 1814-1840. doi:

10.1007/s12010-021 -03734-2.

62.Kerr S. C., Kahn R. A. 'Tool box: Plasmids for the expression or knockdown of human ARF Family GTPases (ARF/ARL/SAR) and their co-expression in bacteria with N-myristoyltransferases'// Cellular Logistics. 2015. 5 (3). pp. e1090523. doi: 10.1080/21592799.2015.1090523.

63.Kholodii G. Y., Mindlin S. Z., Bass I. A., Yurieva O. V, Minakhina S. V, Nikiforov V. G. 'Four genes, two ends, and ares region are involved in transposition of Tn5053: a paradigm for a novel family of transposons carrying either a mer operon or an integron'// Molecular Microbiology. 1995. 17 (6). pp. 1189-1200.

64.Kim G., Lee S. G., Han S., Jung J., Jeong H. S., Hyun J. kyung, Rhee D. K., Kim H. M., Lee S. 'ClpL is a functionally active tetradecameric AAA+ chaperone, distinct

from hexameric/dodecameric ones'// FASEB Journal. 2020. 34 (11). pp. 1435314370. doi: 10.1096/fj.202000843R.

65.Kiyonaka S., Kajimoto T., Sakaguchi R., Shinmi D., Omatsu-Kanbe M., Matsuura H., Imamura H., Yoshizaki T., Hamachi I., Morii T., Mori Y. 'Genetically encoded fluorescent thermosensors visualize subcellular thermoregulation in living cells'// Nature Methods. 2013. 10 (12). pp. 1232-1238. doi: 10.1038/nmeth.2690.

66.Koksharov M. I., Ugarova N. N. 'Random mutagenesis of Luciola mingrelica firefly luciferase. Mutant enzymes with bioluminescence spectra showing low pH sensitivity'// Biochemistry (Moscow). 2008. 73 (8). pp. 862-869. doi:

10.1134/S0006297908080038.

67.Kotova V. Y., Manukhov I. V., Melkina O. E., Zavilgelsky G. B. 'Mutation clpA::kan of the gene for an Hsp100 family chaperone impairs the DnaK-dependent refolding of proteins in Escherichia coli'// Molecular Biology. 2008. 42 (6). pp. 906910. doi: 10.1134/S0026893308060113.

68.Kotova V. Y., Manukhov I. V., Zavilgelskii G. B. 'Lux-biosensors for detection of SOS-response, heat shock, and oxidative stress'// Applied Biochemistry and Microbiology. 2010. 46 (8). pp. 781-788. doi: 10.1134/S0003683810080089.

69.Kotova V. Y., Ryzhenkova K. V., Manukhov I. V., Zavilgelsky G. B. 'Inducible specific lux-biosensors for the detection of antibiotics: Construction and main parameters'// Applied Biochemistry and Microbiology. 2014. 50 (1). pp. 98-103. doi: 10.1134/S0003683814010074.

70.Kurfursttt M., Ghislat S., Hastingst J. W. 'Characterization and postulated structure of the primary emitter in the bacterial luciferase reaction'// PNAS. 1984. 81 . pp. 2990-2994.

71.Kurvet I., Ivask A., Bondarenko O., Sihtmâe M., Kahru A. 'LuxCDABE-transformed constitutively bioluminescent escherichia coli for toxicity screening:

Comparison with naturally luminous vibrio fischeri'// Sensors. 2011. 11 (8). pp. 7865-7878. doi: 10.3390/s110807865.

72.Lawan N., Tinikul R., Surawatanawong P., Mulholland A., Chaiyen P. 'QM/MM molecular modeling reveals mechanism insights into flavin peroxide formation in bacterial luciferase'// Journal of Chemical Information and Modeling. 2022. 62 (2). doi: 10.1021/acs.jcim.1c01187.

73.Liu H. Y., Gu F., Zhu C., Yuan L., Zhu C., Zhu M., Yao J., Hu P., Zhang Y., Dicksved J., Bao W., Cai D. 'Epithelial heat shock proteins mediate the protective effects of Limosilactobacillus reuteri in dextran sulfate sodium-induced colitis'// Frontiers in Immunology. 2022. 13 . doi: 10.3389/fimmu.2022.865982.

74.Liu J., Lkhagva E., Chung H. J., Kim H. J., Hong S. T. 'The pharmabiotic approach to treat hyperammonemia'// Nutrients. 2018. 10 (2). doi: 10.3390/nu10020140.

75.Lomakina G. Y., Ugarova N. N. 'Bioluminescent test systems based on firefly luciferase for studying stress effects on living cells'// Biophysical Reviews. 2022. 14 (4). pp. 887-892. doi: 10.1007/s12551-022-00978-y.

76.Luna Freire M. O., Cruz Neto J. P. R., de Albuquerque Lemos D. E., de Albuquerque T. M. R., Garcia E. F., de Souza E. L., de Brito Alves J. L. 'Limosilactobacillus fermentum Strains as novel probiotic candidates to promote host health benefits and development of biotherapeutics: A comprehensive review'// Probiotics and Antimicrobial Proteins. 2024. 16 (4). pp. 1483-1498. doi:

10.1007/s 12602-024-10235-1.

77.Lundovskikh I. A., Leontieva O. V., Dementieva E. I., Ugarova N. N. 'Recombinant Luciola mingrelica firefly luciferase. Folding in vivo. In: Purification and properties'// 1999.

78.Macherel D., Haraux F., Guillou H., Bourgeois O. 'The conundrum of hot mitochondria'// Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics. 2021. 1862 (2). doi: 10.1016/j.bbabio.2020.148348.

79.Manukhov I. V., Eroshnikov G. E., Vyssokikh M. Y., Zavilgelsky G. B. 'Folding and refolding of thermolabile and thermostable bacterial luciferases: The role of DnaKJ heat-shock proteins'// FEBS Letters. 1999. 448 (2-3). pp. 265-268. doi: 10.1016/S0014-5793(99)00384-1.

80.Marsova M., Abilev S., Poluektova E., Danilenko V. 'A bioluminescent test system reveals valuable antioxidant properties of lactobacillus strains from human microbiota'// World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2018. 34 (2). doi: 10.1007/s 11274-018-2410-2.

81.Marsova M., Poluektova E., Odorskaya M., Ambaryan A., Revishchin A., Pavlova G., Danilenko V. 'Protective effects of Lactobacillus fermentum U-21 against paraquat-induced oxidative stress in Caenorhabditis elegans and mouse models'// World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2020. 36 (7). doi: 10.1007/s11274-020-02879-2.

82. Marvin H. J. P., Kleter G. A., Frewer L. J., Cope S., Wentholt M. T. A., Rowe G. 'A working procedure for identifying emerging food safety issues at an early stage: Implications for European and international risk management practices'// Food Control. 2009. 20 (4). pp. 345-356. doi: 10.1016/j.foodcont.2008.07.024.

83.Marzano N. R., Paudel B. P., van Oijen A. M., Ecroyd H. 'Real-time single-molecule observation of chaperone-assisted protein folding'// Science Advances. 2022. 8 (50). doi: 10.1126/sciadv.add0922.

84. Mc Donald J. M., Krainc D. 'Lysosomal proteins as a therapeutic target in neurodegeneration'// Annual Review of Medicine. 2017. 68 . pp. 445-458. doi: 10.1146/annurev-med-050715-104432.

85.McLaurin J. A., Golomb R., Jurewicz A., Antel J. P., Fraser P. E. 'Inositol stereoisomers stabilize an oligomeric aggregate of alzheimer amyloid p peptide and inhibit Ap-induced toxicity'// Journal of Biological Chemistry. 2000. 275 (24). pp. 18495-18502. doi: 10.1074/jbc.M906994199.

86.Meighen E. A. 'molecular biology of bacterial bioluminescence'// Microbiological Reviews. 1991. 55 (1). pp. 123-142. doi: 10.1128/mr.55.1.123-142.1991.

87.Meighen Edward A 'Bacterial bioluminescence: organization, regulation and application of the lux genes'// FASEB. 1993. 7 (11). doi: 10.1096/fasebj.7.11.8370470.

88.Melkina O. E., Goryanin I. I., Manukhov I. V., Baranova A. V., Kolb V. A., Svetlov M. S., Zavilgelsky G. B. 'Trigger factor assists the refolding of heterodimeric but not monomeric luciferases'// Biochemistry (Moscow). 2014. 79 (1). pp. 62-68. doi: 10.1134/S000629791401009X.

89.Melkina O. E., Kotova V. Y., Manukhov I. V., Zavilgelsky G. V. 'Effects of the IbpAB and ClpA chaperones on DnaKJE-dependent refolding of bacterial luciferases in Escherichia coli cells'// Molecular Biology. 2011. 45 (3). pp. 479-483. doi: 10.1134/S0026893311030095.

90.Montánchez I., Ogayar E., Plágaro A. H., Esteve-Codina A., Gómez-Garrido J., Orruño M., Arana I., Kaberdin V. R. 'Analysis of Vibrio harveyi adaptation in sea water microcosms at elevated temperature provides insights into the putative mechanisms of its persistence and spread in the time of global warming'// Scientific Reports. 2019. 9 (1). doi: 10.1038/s41598-018-36483-0.

91. Moore S. A., James M. N. G. 'Structural refinement of the non-fluorescent flavoprotein from Photobacterium leiognathi at 1.60 Á resolution'// Journal of Molecular Biology. 1995. 249 (1). pp. 195-214. doi: 10.1006/jmbi.1995.0289.

92.Morán Luengo T., Kityk R., Mayer M. P., Rüdiger S. G. D. 'Hsp90 breaks the deadlock of the Hsp70 chaperone system'// Molecular Cell. 2018. 70 (3). pp. 545-552.e9. doi: 10.1016/j.molcel.2018.03.028.

93.Moraskie M., Roshid M. H. O., O'Connor G., Dikici E., Zingg J. M., Deo S., Daunert S. 'Microbial whole-cell biosensors: Current applications, challenges, and

future perspectives'// Biosensors and Bioelectronics. 2021. 191 . doi: 10.1016/j.bios.2021.113359.

94.Morciano G., Imamura H., Patergnani S., Pedriali G., Giorgi C., Pinton P. 'Measurement of ATP concentrations in mitochondria of living cells using luminescence and fluorescence approaches'// Methods in Cell Biology. 2020. 155 . pp. 199-219. doi: 10.1016/bs.mcb.2019.10.007.

95.Morciano G., Sarti A. C., Marchi S., Missiroli S., Falzoni S., Raffaghello L., Pistoia V., Giorgi C., Di Virgilio F., Pinton P. 'Use of luciferase probes to measure ATP in living cells and animals'// Nature Protocols. 2017. 12 (8). pp. 1542-1562. doi: 10.1038/nprot.2017.052.

96.Namy O. I., éle Mock M., és Fouet A. 'Co-existence of clpB and clpC in the Bacillaceae'// FEMS Microbiology Letters. 1999. 173 (2). pp. 297-302. doi: 10.1111/j.1574-6968.1999.tb13517.x.

97.Naresh V., Lee N. 'A review on biosensors and recent development of nanostructured materials-enabled biosensors'// Sensors (Switzerland). 2021. 21 (4). pp. 1-35. doi: 10.3390/s21041109.

98.Nazarov P. A., Khrulnova S. A., Kessenikh A. G., Novoyatlova U. S., Kuznetsova S. B., Bazhenov S. V., Sorochkina A. I., Karakozova M. V., Manukhov I. V. 'Observation of cytotoxicity of Phosphonium derivatives Is explained: Metabolism inhibition and adhesion alteration'// Antibiotics. 2023. 12 (4). doi:

10.3390/antibiotics 12040720.

99.Nealson K. H., Hastings J. W. 'Bacterial bioluminescence: Its control and ecological significance'// Microbiological Reviews. 1979. doi: 10.1128/mr.43.4.496-518.1979.

100. Nguyen T. T. B., Jin Y. Y., Chung H. J., Hong S. T. 'Pharmabiotics as an emerging medication for metabolic syndrome and its related diseases'// Molecules. 2017. 22 (10). doi: 10.3390/molecules22101795.

101. Nicholls D. G. 'Mitochondrial proton leaks and uncoupling proteins'// Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics. 2021. 1862 (7). doi: 10.1016/j.bbabio.2021.148428.

102. Noland B. W., Dangott L. J., Baldwin T. O. 'Folding, stability, and physical properties of the a subunit of bacterial luciferase'// Biochemistry. 1999. 38 (49). doi: 10.1021/bi991449b.

103. Novoyatlova U. S., Kessenikh A. G., Kononchuk O. V., Bazhenov S. V., Fomkin A. A., Kudryavtseva A. A., Shorunov S. V., Bermeshev M. V., Manukhov I. V. 'Genotoxic effect of dicyclopropanated 5-Vinyl-2-norbornene'// Biosensors. 2023. 13 (1). doi: 10.3390/bios13010057.

104. Nunoshiba T., Hidalgo E., Cuevas C. F. A., Demple B. 'Two-stage control of an oxidative stress regulon: The Escherichia coli SoxR Protein triggers redox-inducible expression of the soxS regulatory gene'// Journal of Bacteriology. 1992. 174 (19). pp. 6054-6060. doi: 10.1128/jb.174.19.6054-6060.1992.

105. Nunoshiba T., Nishioka H. ''Rec-lac test' for detecting SOS-inducing activity of environmental genotoxic substances'// Mutation Research. 1991. 254 . pp. 71-77. doi: 10.1016/0921 -8777(91 )90042-n.

106. Oda Y., Nakamura S.-I., Oki I., Kato T., Shinagawa H. 'Evaluation of the new system (umu-test) for the detection of environmental mutagens and carcinogens'// Mutation Research. 1985. 147 . pp. 219-229. doi: 10.1016/0165-1161(85)90062-7.

107. Ojha S., Patil N., Jain M., Kole C., Kaushik P. 'Probiotics for neurodegenerative diseases: A systemic review'// Microorganisms. 2023. 11 (4). doi: 10.3390/microorganisms11041083.

108. Parks D. H., Chuvochina M., Waite D. W., Rinke C., Skarshewski A., Chaumeil P. A., Hugenholtz P. 'A standardized bacterial taxonomy based on genome phylogeny substantially revises the tree of life'// Nature Biotechnology. 2018. 36 (10). pp. 996. doi: 10.1038/nbt.4229.

109. Park S. S., Kwon H. Y., Tran T. D. H., Choi M. H., Jung S. H., Lee S., Briles D. E., Rhee D. K. 'ClpL is a chaperone without auxiliary factors'// FEBS Journal. 2015. 282 (8). pp. 1352-1367. doi: 10.1111/febs.13228.

110. Pazzagli M., Devine J. H., Peterson D., Baldwin T. 'Use of bacterial and firefly luciferases as reporter genes in DEAE-Dextran-mediated transfection of mammalian cells'// Analytical Biochemistry. 1992. 204 . pp. 315-323. doi: 10.1016/0003-2697(92)90245-3.

111. Phintha A., Chaiyen P. 'Unifying and versatile features of flavin-dependent monooxygenases: Diverse catalysis by a common C4a-(hydro) peroxyflavin'// Journal of Biological Chemistry. 2023. 299 (12). doi: 10.1016/j.jbc.2023.105413.

112. Poluektova E. U., Mavletova D. A., Odorskaya M. V., Marsova M. V., Klimina K. M., Koshenko T. A., Yunes R. A., Danilenko V. N. 'Comparative genomic, transcriptomic, and proteomic analysis of the Limosilactobacillus fermentum U-21 strain promising for the creation of a pharmabiotic'// Russian Journal of Genetics. 2022. 58 (9). pp. 1079-1090. doi: 10.1134/S1022795422090125.

113. Pratt W. B., Gestwicki J. E., Osawa Y., Lieberman A. P. 'Targeting Hsp90/Hsp70-based protein quality control for treatment of adult onset neurodegenerative diseases'// Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 2015. 55 . pp. 353-371. doi: 10.1146/annurev-pharmtox-010814-124332.

114. Qiao J., Chen C., Shangguan D., Mu X., Wang S., Jiang L., Qi L. 'Simultaneous monitoring of mitochondrial temperature and ATP fluctuation using fluorescent probes in living cells'// Analytical Chemistry. 2018. 90 (21). pp. 1255312558. doi: 10.1021/acs.analchem.8b02496.

115. Qiao S.-L., Wang H. 'Thermoresponsive polymeric assemblies and their biological applications'// 2018. pp. 155-183. doi: 10.1007/978-981-10-6913-0_6.

116. Quillardet P., Hofnung M. 'The SOS chromotest: a review'// Mutation Research. 1993. 297 . pp. 235. doi: 10.1016/0165-1110(93)90019-j.

117. Ramanathan S., Shi W., Rosen B. P., Daunert S. 'Sensing antimonite and arsenite at the subattomole level with genetically engineered bioluminescent bacteria'// Analytical Chemistry. 1997. 57 (1). pp. 3380.

118. Ramesh CH., Mohanraju R. 'A review on ecology, pathogenicity, genetics and applications of bioluminescent bacteria'// Journal of Terrestrial and Marine Research. 2019. 3 (2). pp. 1-32. doi: 10.32610/jtmr.2019.v03i02.001.

119. Raviol H., Sadlish H., Rodriguez F., Mayer M. P., Bukau B. 'Chaperone network in the yeast cytosol: Hsp110 is revealed as an Hsp70 nucleotide exchange factor'// EMBO Journal. 2006. 25 (11). pp. 2510-2518. doi: 10.1038/sj.emboj.7601139.

120. Ricquier D. 'Fundamental mechanisms of thermogenesis'// Comptes Rendus -Biologies. 2006. 329 (8). pp. 578-586. doi: 10.1016/j.crvi.2005.10.010.

121. Riendeau D., Meighen E. 'Evidence for a fatty acid reductase catalyzing the synthesis of aldehydes for the bacterial bioluminescent reaction'// The Journal of Biological Chemistry. 1979. 254 (16). pp. 7488-7490.

122. Rodríguez-Sojo M. J., Ruiz-Malagón A. J., Rodríguez-Cabezas M. E., Gálvez J., Rodríguez-Nogales A. 'Limosilactobacillus fermentum CECT5716: Mechanisms and therapeutic insights'// Nutrients. 2021. 13 (3). pp. 1-22. doi: 10.3390/nu13031016.

123. Rotanova T. V., Andrianova A. G., Kudzhaev A. M., Li M., Botos I., Wlodawer A., Gustchina A. 'New insights into structural and functional relationships between LonA proteases and ClpB chaperones'// FEBS Open Bio. 2019. 9 (9). pp. 1536-1551. doi: 10.1002/2211-5463.12691.

124. Sabharwal S. S., Waypa G. B., Marks J. D., Schumacker P. T. 'Peroxiredoxin-5 targeted to the mitochondrial intermembrane space attenuates hypoxia-induced

reactive oxygen species signalling'// Biochemical Journal. 2013. 456 (3). pp. 337346. doi: 10.1042/BJ20130740.

125. Salter T., Collinson I., Allen W. J. 'Whole cell luminescence-based screen for inhibitors of the bacterial Sec machinery'// Biochemistry. 2024. 63 . pp. 2344-2351. doi: 10.1021/acs.biochem.4c00264.

126. Sambrook Joseph, Maccallum P, Russell David William 'Molecular cloning a laboratory manual'// CSHL Press. 2001.

127. Sampaio A., Silva V., Poeta P., Aonofriesei F. 'Vibrio spp.: Life strategies, ecology, and risks in a changing environment'// Diversity. 2022. 14 (2). doi: 10.3390/d14020097.

128. Schröder H., Langer T., Hartl F. U., Bukau B. 'DnaK, DnaJ and GrpE form a cellular chaperone machinery capable of repairing heat-induced protein damage.'// The EMBO Journal. 1993. 12 (11). pp. 4137-4144. doi: 10.1002/j.1460-2075.1993.tb06097.x.

129. Shirano Y., Shibata D. 'Low temperature cultivation of Escherichia coli carrying a rice lipoxygenase L-2 cDNA produces a soluble and active enzyme at a high level'// FEBS Letters. 1990. 271 (1-2). pp. 128-130. doi: 10.1016/0014-5793(90)80388-Y.

130. Shramova E. I., Deyev S. M., Proshkina G. M. 'A Vector nanoplatform for the bioimaging of deep-seated tumors'// Acta Naturae. 2024. 16 (2(61)). pp. 72-81. doi: 10.32607/actanaturae.27425.

131. Sinclair J. F., Waddle J. J., Waddill E. F., Baldwin T. O. 'Purified native subunits of bacterial luciferase are active in the bioluminescence reaction but fail to assemble into the .alpha..beta. structure'// Biochemistry. 1993. 32 (19). pp. 50365044. doi: 10.1021/bi00070a010.

132. Soloveva I. V., Novikova N. A., Tochilina A. G., Belova I. V., Kashnikov A. Y., Sashina T. A., Zhirnov V. A., Molodtsova S. B. 'The probiotic strain

Lactobacillus fermentum 39: Biochemical properties, genomic features, and antiviral activity'// Microbiology (Russian Federation). 2021. 90 (2). pp. 219-225. doi: 10.1134/S0026261721020132.

133. Stavrovskaya A. V., Danilenko V. N., Voronkov D. N., Gushchina A. S., Marsova M. V., Olshansky A. S., Yamshikova N. G., Illarioshkin S. N. 'Pharmabiotic based on Lactobacillus fermentum strain U-21 modulates the toxic effect of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine as Parkinsonism inducer in mice'// Human Physiology. 2021. 47 (8). pp. 891-900. doi:

10.1134/S0362119721080120.

134. Stavrovskaya A. V., Voronkov D. N., Marsova M. V., Olshansky A. S., Gushchina A. S., Danilenko V. N., Illarioshkin S. N. 'Effects of the pharmabiotic U-21 under conditions of a combined neuroinflammatory model of Parkinson's disease in rats'// Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2024. 177 (2). pp. 225230. doi: 10.1007/s10517-024-06161-5.

135. Storz G., Imlay J. A. 'Oxidative stress'// Current Opinion in Microbiology. 1999. 2 (2). pp. 188-194. doi: 10.1016/S1369-5274(99)80033-2.

136. Sumi T., Klumpp S. 'Is F1 -ATPase a rotary motor with nearly 100% efficiency? Quantitative analysis of chemomechanical coupling and mechanical slip'// Nano Letters. 2019. 19 (5). pp. 3370-3378. doi:

10.1021/acs. nanolett. 9b01181.

137. Szymczak A. L., Vignali D. A. A. 'Development of 2A peptide-based strategies in the design of multicistronic vectors'// Expert Opinion on Biological Therapy. 2005. 5 (5). pp. 627-638. doi: 10.1517/14712598.5.5.627.

138. Tabib C. R., Brodl E., Macheroux P. 'Evidence for the generation of myristylated FMN by bacterial luciferase'// Molecular Microbiology. 2017. 104 (6). pp. 1027-1036. doi: 10.1111/mmi.13676.

139. Tamura K., Stecher G., Kumar S. 'MEGA11 : Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11'// Molecular Biology and Evolution. 2021. 38 (7). pp. 3022-3027. doi: 10.1093/MOLBEV/MSAB120.

140. Tanner J. J., Miller M. D., Wilson K. S., Tu S.-C., Krause K. L. 'Structure of bacterial luciferase beta 2 homodimer: Implications for flavin binding'// Biochemistry. 1997. 36 (4). doi: 10.1021/bi962511x.

141. Thoden J. B., Holden H. M., Fisher A. J., Sinclair J. E., Wesenberg G., Baldwin T. 0, Rayment I. 'Structure of the beta 2 homodimer of bacterial luciferase from Vibrio harveyi: X-ray analysis of a kinetic protein folding trap'// Protein Science. 1997. 6 (1). pp. 13-23. doi: 10.1002/pro.5560060103.

142. Tian Q., Wu J., Xu H., Hu Z., Huo Y., Wang L. 'Cryo-EM structure of the fatty acid reductase LuxC-LuxE complex provides insights into bacterial bioluminescence'// Journal of Biological Chemistry. 2022. 298 (6). doi: 10.1016/j.jbc.2022.102006.

143. Tinikul R., Thotsaporn K., Thaveekarn W., Jitrapakdee S., Chaiyen P. 'The fusion Vibrio campbellii luciferase as a eukaryotic gene reporter'// Journal of Biotechnology. 2012. 162 (2-3). pp. 346-353. doi: 10.1016/j.jbiotec.2012.08.018.

144. Tkatch T., Greotti E., Baranauskas G., Pendin D., Roy S., Nita L. I., Wettmarshausen J., Prigge M., Yizhar O., Shirihai O. S., Fishman D., Hershfinkel M., Fleidervish I. A., Perocchi F., Pozzan T., Sekler I. 'Optogenetic control of mitochondrial metabolism & Ca2+ signaling by mitochondria-Targeted opsins'// Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2017. 114 (26). pp. E5167-E5176. doi: 10.1073/pnas.1703623114.

145. Ugarova N. N., Maloshenok L. G., Uporov I. V., Koksharov M. I. 'Bioluminescence spectra of native and mutant firefly luciferases as a function of pH'// Biochemistry (Moscow). 2005. 70 (11). doi: 10.1007/s10541-005-0257-2.

146. Ulitzur S., Hastingst J. W. 'Evidence for tetradecanal as the natural aldehyde in bacterial bioluminescence (fatty acids/luciferase/bacterial luminescence)'// PNAS. 1979. 76 (1). pp. 265-267. doi: 10.1073/pnas.76.1.265.

147. Urbanczyk H., Ast J. C., Dunlap P. V. 'Phylogeny, genomics, and symbiosis of Photobacterium'// FEMS Microbiology Reviews. 2011. 35 (2). pp. 324-342. doi: 10.1111/j.1574-6976.2010.00250.x.

148. Urbanczyk H., Ast J. C., Higgins M. J., Carson J., Dunlap P. V. 'Reclassification of Vibrio fischeri, Vibrio logei, Vibrio salmonicida and Vibrio wodanis as Aliivibrio fischeri gen. nov., comb. nov., Aliivibrio logei comb. nov., Aliivibrio salmonicida comb. nov. and Aliivibrio wodanis comb. nov'// International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2007. 57 (12). pp. 28232829. doi: 10.1099/ijs.0.65081-0.

149. Urbanczyk H., Ast J. C., Kaeding A. J., Oliver J. D., Dunlap P. V. 'Phylogenetic analysis of the incidence of lux gene horizontal transfer in Vibrionaceae'// Journal of Bacteriology. 2008. 190 (10). pp. 3494-3504. doi: 10.1128/JB.00101-08.

150. Van Dyk T. K., Majarian W. R., Konstantinov K. B., Young R. M., Dhurjati P. S., Larossal R. A. 'Rapid and sensitive pollutant detection by induction of heat shock gene-bioluminescence gene fusions'// Applied and Environmental Microbiology. 1994. 60 (5). pp. 1414-1420. Retrieved from

https : //j ournal s.asm.org/j ournal/aem

151. Vannier T., Hingamp P., Turrel F., Tanet L., Lescot M., Timsit Y. 'Diversity and evolution of bacterial bioluminescence genes in the global ocean'// NAR Genomics and Bioinformatics. 2020. 2 (2). doi: 10.1093/nargab/lqaa018.

152. Vera A., Gonzalez-Montalban N., Aris A., Villaverde A. 'The conformational quality of insoluble recombinant proteins is enhanced at low growth temperatures'//

Biotechnology and Bioengineering. 2007. 96 (6). pp. 1101-1106. doi: 10.1002/bit.21218.

153. Vitetta L., Briskey D., Hayes E., Shing C., Peake J. 'A review of the pharmacobiotic regulation of gastrointestinal inflammation by probiotics, commensal bacteria and prebiotics'// Inflammopharmacology. 2012. 20 (5). pp. 251-266. doi: 10.1007/s10787-012-0126-8.

154. Viviani V. R. 'Review The origin, diversity, and structure function relationships of insect luciferases'// CMLS Cellular and Molecular Life Science. 2002. 59 . pp. 1833-1850. doi: 10.1007/pl00012509.

155. Vollmer A.C., Van Dyk T. K. 'Stress responsive bacteria: Biosensors as environmental monitors'// 2004. 49 . pp. 130-174. doi: 10.1016/S0065-2911(04)49003-1.

156. Vollmer Amy C, Belkin S., Smulski D. R., Van Dyk T. K., Larossa R. A. 'Detection of DNA damage by use of Escherichia coli carrying recA::lux, uvrA::lux, or alkA::lux reporter plasmids'// Applied and Environmental Microbiology. 1997. 63 (7). pp. 2566-2571. doi: 10.1128/aem.63.7.2566-2571.1997.

157. Wang Y., Drum D. L., Sun R., Zhang Y., Chen F., Sun F., Dal E., Yu L., Jia J., Arya S., Jia L., Fan S., Isakoff S. J., Kehlmann A. M., Dotti G., Liu F., Zheng H., Ferrone C. R., Taghian A. G., DeLeo A. B., Ventin M., Cattaneo G., Li Y., Jounaidi Y., Huang P., Maccalli C., Zhang H., Wang C., Yang J., Boland G. M., Sadreyev R. I., Wong L. P., Ferrone S., Wang X. 'Stressed target cancer cells drive nongenetic reprogramming of CAR T cells and solid tumor microenvironment'// Nature Communications. 2023. 14 (1). doi: 10.1038/s41467-023-41282-x.

158. Widder E. A. 'Bioluminescence in the ocean: Origins of biological, chemical, and ecological diversity'// Science. 2010. 328 (5979). pp. 704-708. doi:

10.1126/science. 1174269.

159. Wikstrom M., Springett R. 'Thermodynamic efficiency, reversibility, and degree of coupling in energy conservation by the mitochondrial respiratory chain'// Communications Biology. 2020. 3 (1). doi: 10.1038/s42003-020-01192-w.

160. Wood K. 'The chemical mechanism and evolutionary development of beetle bioluminescence'// Photochemistry and Photobiology. 1995. 62 (4). pp. 662-673. doi: 10.1111/j.1751-1097.1995.tb08714.x.

161. Xiangjun Di, Dejiang Wang, Qian Peter Su, Yongtao Liu, Jiayan Liao, Mahnaz Maddahfar, Jiajia Zhou, Dayong Jin 'Spatiotemporally mapping temperature dynamics of lysosomes and mitochondria using cascade organelletargeting upconversion nanoparticles contributed new reagents/analytic tools; X'// PNAS. 2022. doi: 10.1073/pnas.

162. Xie T. R., Liu C. F., Kang J. S. 'Sympathetic transmitters control thermogenic efficacy of brown adipocytes by modulating mitochondrial complex V'// Signal Transduction and Targeted Therapy. 2017. 2 . doi: 10.1038/sigtrans.2017.60.

163. Xu T., Ripp S., Sayler G. S., Close D. M. 'Expression of a humanized viral 2A-Mediated lux operon efficiently generates autonomous bioluminescence in human cells'// PLOS ONE. 2014. 9 (5). doi: 10.1371/journal.pone.0096347.

164. Yasuda R., Noji H., Kinosita K., Yoshida M. 'F1-ATPase is a highly efficient molecular motor that rotates with discrete 120 Steps'// Cell. 1998. doi: 10.1016/s0092-8674(00)81456-7.

165. Zavil'gel'skii G B, Kotova V Iu, Manukhov I V 'A kinetic method of determining the frequency of homologous recombination of plasmids in Escherichia coli cells'// Molecular Biology (Moscow). 1994. 28 (6). pp. 1299-1307.

166. Zavilgelsky G. B., Kotova V. Y., Manukhov I. V. 'Action of 1,1-dimethylhydrazine on bacterial cells is determined by hydrogen peroxide'// Mutation Research - Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2007. 634 (1-2). pp. 172-176. doi: 10.1016/j.mrgentox.2007.07.012.

167. Zavilgelsky G. B., Kotova V. Yu., Mazhul' M. M., Manukhov I. V. 'Role of Hsp70 (DnaK-DnaJ-GrpE) and Hsp100 (ClpA and ClpB) chaperones in refolding and increased thermal stability of bacterial luciferases in Escherichia coli cells'// Biochemistry (Moscow). 2002. 67 (9). pp. 986-992. doi: 10.1023/a:1020565701210.

168. Zavilgelsky G. B., Kotova V. Yu., Mazhul' M. M., Manukhov I. V. 'The Effect of Clp Proteins on DnaK-Dependent Refolding of Bacterial Luciferases'// Molecular Biology. 2004. 38 . pp. 427-433.

169. Zavilgelsky G. B., Zarubina A. P., Manukhov I. V. 'Sequencing and comparative analysis of the lux operon of Photorhabdus luminescens strain Zm1: ERIC elements as putative recombination hot spots'// Molecular Biology. 2002. 36 (5). pp. 637-647.

170. Zhang X., Li B., Schillereff D. N., Chiverrell R. C., Tefsen B., Wells M. 'Whole-cell biosensors for determination of bioavailable pollutants in soils and sediments: Theory and practice'// Science of the Total Environment. 2022. 811 . doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.152178.

171. Zheng Y., Zhang Z., Tang P., Wu Y., Zhang A., Li D., Wang C. Z., Wan J. Y., Yao H., Yuan C. S. 'Probiotics fortify intestinal barrier function: a systematic review and meta-analysis of randomized trials'// Frontiers in Immunology. 2023. 14 . doi: 10.3389/fimmu.2023.1143548.

172. Баженов С. В. 'LuxI/LuxR «quorum sensing» системы бактерий рода Aliivibrio'// 2020.

173. Горянин И. И., Котова В. Ю., Краснопеева Е. Д., Чубуков П. А., Балабанов В. П., Чалкин С. Ф., Шатров Т. Я., Завильгельский Г. Б., Манухов И. В. 'Определение генотоксического действия 1,1-диметилгидразина алкилирующими соединениями, возникающими при его окислении, и перекисью водорода'// Труды МФТИ. 2013.

174. Завильгельский . Г. Б., Котова В. Ю., Манухов И. В. 'Сенсорные биолюминесцентные системы на основе 1их-оперонов для детекции токсичных веществ'// Химическая Физика. 2012. 31 (10). рр. 15-20.

175. Котова В. Ю., Манухов И. В., Завильгельский Г. Б. 'Ьих-ЬюБешогБ для детекции БОБ-ответа, теплового шока и окислительного стресса'// Биотехнология. 2009. (6). рр. 16-25. ёо1: 10.1134/80003683810080089.