Lux-оперон Photorhabdus luminescens ZMI и его аналитическое применение тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.07, кандидат биологических наук Ерошников, Геннадий Евгеньевич

• Ерошников, Геннадий Евгеньевич
• кандидат биологических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Ерошников, Геннадий Евгеньевич

стр.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава I

Биология и физиология люминесцентных бактерий.

1. Таксономия люминесцентных бактерий и основные характеристики Photorhabdus luminescens.

2. Биологические особенности Photorhabdus luminescens.

3. Физиологические свойства Photorhabdus luminescens.

4. Контроль синтеза и активности люминесцентной системы.

Глава II

Люминесцентные системы бактерий.

1. Реакция бактериальной люциферазы.

2. Связь люминесцентной системы с электрон-транспортными цепями бактерий.

3. Структура бактериальной люциферазы.

4. Механизмы бактериальной люминесценции.

Глава III

Генетическая организация lux-оперона люминесцентных бактерий.

Глава IV

Аналитическое применение микроорганизмов, содержащих /га-опероны

1. Использование диких типов люминесцентных бактерий в мониторинге объектов окружающей среды.

2. Биосенсоры на основе генно-инженерных микроорганизмов, содержащих /ш;-опероны.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Глава V

Объекты и методы исследования.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава VI

Клонирование и определение нуклеотидной последовательности /га-оперона Photorhabdus luminescens ZM1.

1. Рестрикционное картирование /га-оперона Photorhabdus luminescens ZM1.

2. Экспрессия /шс-генов Photorhabdus luminescens ZM1.

3. Определение нуклеотидной последовательности генов luxA и luxB Photorhabdus luminescens ZM1.

Глава VII

Изучение температурных зависимостей интенсивности биолюминесценции генно-инженерных бактерий Escherichia coli, содержащих /га-гены Photorhabdus luminescens ZM1.

Глава VIII

Определение токсичности с использованием биосенсора на основе их-генов Photorhabdus luminescens ZM1.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Lux-оперон Photorhabdus luminescens ZMI и его аналитическое применение»

Люминесцентные бактерии составляют достаточно узкую группу с ограниченным числом видов, объединенных свойством излучать видимый свет. Многочисленные фундаментальные исследования /шс-оперонов морских люминесцентных бактерий показали наличие структурных и регуляторных генов, ответственных за синтез и экспрессию фермента люциферазы, осуществляющей генерацию квантов света. Биолюминесцентные бактерии рода Photorhabdus к настоящему времени являются одними из наименее изученных, однако уже имеющиеся данные о некоторых их специфических свойствах (к примеру, более высокий температурный оптимум люциферазы) позволяют утверждать, что изучение этих бактерий, особенно в связи с возможностями их практического применения, открывает широкие перспективы. Вообще, вопросы, связанные с функционированием и регуляцией биолюминесцентной системы Photorhabdus luminescens, ее сходство и отличие от таковой у морских люминесцентных бактерий, особенно интересны.

В последние годы проводятся интенсивные работы по переносу конструкций, содержащих гены, ответственные за синтез люминесцентной системы (/юс-оперон), в другие микроорганизмы. В настоящее время lux-система является одной из наиболее распространенных репортерных систем, используемых для изучения экспрессии генов в бактериях. Так, например, использование способности люциферазной системы к биолюминесценции позволяет судить о силе промоторов. Ещё одной областью практического применения /га-системы является создание биосенсоров к различным токсическим веществам с использованием интактных люминесцентных бактерий.

Применение живых микроорганизмов для решения аналитических задач имеет свою историю и определяется рядом несомненных преимуществ. К числу таких преимуществ следует отнести: технологическую простоту их производства и низкую стоимость; целые клетки содержат полный набор мультиферментных комплексов с достаточным количеством необходимых субстратов и кофакторов, воспроизвести который в искусственной системе иногда просто невозможно; ферменты и кофакторы находятся внутри клетки в состоянии, обеспечивающем наиболее оптимальные режимы их совместного функционирования. Использование люминесцентных бактерий для аналитических целей создает дополнительные важные преимущества. Интенсивность свечения может быть определена быстро и количественно с достаточно высокой точностью. Люминесцентные бактерии в лиофилизированном виде могут храниться в течение длительного времени. Тесты с использованием люминесцентных бактерий уже в настоящее время нашли достаточно представительную «экологическую нишу» в аналитической химии, биотехнологии, медицинской микробиологии и токсикологии. Область их использования и число биотестов значительно расширяется применением современных биотехнологий: клонированием генов люминесцентной системы в различные микроорганизмы и созданием на этой основе биолюминесцентных фенотипов.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы заключалась в изучении структуры /wx-оперона симбионтов энтомопатогенных нематод люминесцентных бактерий Photoharbdus luminescens штамма ZM1 и конструировании на его основе биосенсора для оценки общей интегральной токсичности, функционирующего при более высоких температурах, чем существующие аналоги. В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи исследования:

1. определение нуклеотидной последовательности фрагмента ДНК, содержащего гены luxA и luxB Ph. luminescens штамма ZM1;

2. установление расположения /га-генов;

3. изучение термостабильности биолюминесценции генно-инженерного штамма Е. coli, содержащего гены lux А и luxB Ph. luminescens ZM1, в сравнении с другими люминесцентными фенотипами Е. coli на основе /шс-оперонов морских бактерий;

4. конструирование путем клонирования в Е. coli К-12 TGI lux-оперона Ph. luminescens ZM1 биолюминесцентного биосенсора для мониторинга общей интегральной химической токсичности и определение его основных характеристик.

Научная новизна и практическая значимость работы.

1. Клонирован в Б1, coli К-12 TG1 фрагмент хромосомы бактерий Ph. luminescens штамма ZM1 размером около 7 тыс.н.п., содержащий /ш:-оперон. Гибридный клон, содержащий плазмиду рХеп7, способен к биолюминесценции. Обнаружены значительные различия в рестриктных картах /мх-оперонов штамма ZM1 и других известных из литературы штаммов Нт (симбионты нематод) и Hw (выделен из ран человека).

2. Определена нуклеотидная последовательность фрагмента ДНК, содержащего гены luxA и luxB Ph. luminescens штамма ZM1 (2557 п.н.). Установлено наличие структурных генов в следующем порядке: luxCDABE. В спейсере между генами luxD и luxA обнаружена последовательность ERIC, состоящая из 125 н.п. и характерная для штамма Hw.

3. Показана высокая устойчивость к температурной инактивации интенсивности биолюминесценции генно-инженерного штамма Е. coli РК202 AdnaKJ, содержащего гены luxA и luxB Ph. luminescens ZM1.

4. Выявлено, что созданная нами аналитическая система Эколюм-8 на основе биолюминесцентного фенотипа Е. coli К-12 TG1, содержащего плазмиду с /шс-опероном люминесцентных бактерий Ph. luminescens ZM1, чувствительна к широкому ряду токсических веществ и позволяет проводить анализ при температуре 37°С и выше.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на II съезде биофизиков России (1999 г., Москва); IV Международном Нематологическом Симпозиуме (2001 г., Москва); Международной Научной Конференции "Новые технологии в защите биоразнообразия в водных экосистемах" (2002 г., Москва); семинарах лаборатории биологически 7 активных соединений и на заседаниях кафедры микробиологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей в себя описание объектов и методов исследования, полученные результаты и их обсуждение, выводов, списка цитируемой литературы (174 наименования). Работа изложена на 106 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков и 6 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Микробиология», Ерошников, Геннадий Евгеньевич

ВЫВОДЫ

1. Клонированием /га-оперона люминесцентных бактерий Ph. luminescens штамма ZM1 в Е. coli получен биолюминесцентный штамм Е. coli К-12 TGI hsdRll hsdM thi relPA supEAA A(lac-proAB) F' (traD36 proAB+ lacP tocAZM15) (pXen7).

2. Получена рестриктная карта клонированного /га-оперона Ph. luminescens штамма ZM1. При сравнении полученной рестриктной карты с таковой у штамма Hm (также симбионты нематод) обнаружено два новых сайта EcoRV и Smal, отсутствие сайтов Dral и Bglll и совпадение сайта Sphl, двух из трех сайтов Hindlll и одного из двух сайтов Clal. Сравнение рестриктных карт /га-оперонов штаммов ZM1 и Hw (выделен из ран человека) показывает совпадение только по одному сайту Sphl и Hindlll.

3. Определена нуклеотидная последовательность фрагмента ДНК, содержащего гены luxA и lux В Ph. luminescens штамма ZM1 (2557 п.н.), фланкированных генами luxC, luxD и luxE. Гомология с нуклеотидными последовательностями /га-генов штаммов Hb и Hw составляет 95 и 89% соответственно.

4. Показано, что исследуемый штамм Ph. luminescens ZM1 имеет последовательность ERIC в lux-опероне между генами luxD и luxA, состоящую из 125 н.п. и характерную для штамма Hw. Следовательно, расположение ERIC-последовательностей в /wx-опероне не является принципиальным для идентификации штаммов почвенных люминесцентных бактерий Ph. luminescens.

5. Обнаружено отличие по температурному оптимуму генно-инженерных бактерий Е. coli К-12 TG1 с клонированными в них /га-оперонами из трех видов люминесцентных бактерий V. fischeri, P. leiognathi и Ph. luminescens. Определяющим параметром в температурной зависимости является происхождение и структура люминесцентной системы, а не свойства клеток хозяина - Е. coli. Показана высокая устойчивость к температурной

88 инактивации интенсивности биолюминесценции генно-инженерного штамма Е. coli, содержащего гены luxA и luxB Ph. luminescens ZM1.

6. Изучена чувствительность к некоторым поллютантам биолюминесцентного фенотипа Е. coli К-12 TG1, содержащего плазмиду с lux-опероном люминесцентных бактерий Ph. luminescens ZM1. Выявлено, что аналитическая система Эколюм-8 может быть использована для быстрой оценки токсичности различных химических соединений и обладает большим преимуществом перед другими сенсорами на основе люминесцентных бактерий, позволяя проводить анализ при более высоких температурах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Ерошников, Геннадий Евгеньевич, 2003 год

1. Баранова НА., Аркадьева З.А., Егоров Н.С. Физиолого-биохимические свойства различных вариантов P. fischeri штамм 6// Биол. науки. 1982. -№2,- С.86-91.

2. Высоцкий Е.С., Заворуев В.В., Калачева Г.С., Межевкин В.В. Исследование альдегидного фактора из светящихся бактерий P. leiognathi. Биолюминесценция в Тихом океане,- Красноярск: ИФ СО РАН СССР, 1982. С.314-323.

3. Ганшин В.М., Данилов B.C. Клеточные сенсоры на основе бактериальной биолюминесценции// Сенсорные системы. 1997. - Т.Н. № 6. - С.245-255.

4. Гительзон И.И. Симбиотические и патогенные светящиеся бактерии. Светящиеся бактерии/ под ред. Е.Н. Кондратьевой. Новосибирск: Наука, 1984. - 280 с.

5. Данилов B.C. О механизме биолюминесценции бактерий// Докл. АН СССР-1979. Т.249. № 2. - С.477-479.

6. Данилов B.C., Ганшин В.М. Бактериальные биосенсоры с биолюминесцентным выводом информации// Сенсорные системы.-1998.-Т.12. № 1- С.56-68.

7. Данилов B.C., Егоров Н.С. Бактериальная биолюминесценция. М.: МГУ, 1990.-152 с.

8. Данилов B.C., Шибилкина O.K. Индукция синтеза бактериальной люциферазы фенобарбиталом// Микробиология. 1985. - Т.54. №5. - С.750-754.

9. Каргатова Т.В., Максимова Е.Е., Попова Л.Ю. Сосуществование трансгенных штаммов Е. coli с природными микроорганизмами при совместной интродукции в водные микрокосмы// Микробиология. 2001 - Т.70. № 2. -С.253-258.

10. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. -М.: Мир, 1984. -480 с.

11. Манухов И.В., Дужий Д.Е., Завильгельский Г.Б. Клонирование генов luxA и luxB Vibrio harveyi и экспрессия биолюминесценции в клетках Escherichia coli и Bacillus subtilisll Биотехнология. 1996. - № 1. - С.3-8.

12. Петушков В.Н., Кратасюк Г.А., Кратасюк В.А., Белобров П.И. Термоинактивация бактериальной люциферазы//Биохимия. 1982. - Т.47. № 11-С.1773-1777.

13. Примакова Г.А. Систематика светящихся бактерий. Светящиеся бактерии/ под ред. Е.Н. Кондратьевой. Новосибирск: Наука, 1984. - 280 с.

14. Родичева Э.К. Рост и люминесценция светящихся бактерий. Светящиеся бактерии/ под ред. Е.Н. Кондратьевой. Новосибирск: Наука, 1984- 280 с.

15. Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. Минск: Высшая школа, 1964.

16. Сахаров Г.Н., Исмаилов А.Д., Ковалев Б.Г., Данилов B.C., Егоров Н.С. Взаимодействие Си и С^-ненасыщенных алифатических альдегидов с бактериальной люциферазой// Биохимия. 1986. - Т.51. Вып.9. - С. 14591464.

17. Фомин Г.С., Ческис А.Б. Контроль химической, бактериологической и радиационной безопасности по международным стандартам. М., 1992.

18. Чернова Т.А., Завильгельский Г.Б. Клонирование /га-генов морских бактерий Vibrio fischeri в клетках Е. coli// Биотехнология. 1991. -№3. -С.17-18.

19. Ahmad К.A., Stewart G.S.A.B. The production of bioluminescent lactic acid bacteria suitable for the rapid assessment of starter culture activity in milk// J. Appl. Bacteriol. 1991. - V.70. -P.113-120.

20. Akhurst R.J. Antibiotic activity of Xenorhabdus spp., bacteria symbiotically associated with insect pathogenic nematodes of the families Heterorhabditidae and Steirynematidael/ J. Gen. Micr. 1982. - V.128. № 10. - P.3061-3065.

21. Akhurst R.J. Morphological and functional dimorphism in Xenorhabdus sp., bacteria symbiotically associated with the insect pathogenic nematodes Neoaplec-tana and HeterorhabditisH J. Gen. Micr. 1980. - V.121. № 2. - P.303-309.

22. Akhurst R.J., Boemare N.E. Anon-luminescent strain of Xenorhabdus luminescens (Enterobacteriaceae)// J. Gen. Micr. 1986. - V.132. № 7. - P.1917-1922.

23. Baldwin Т.О., Chen L.H., Chlumsky L.J., Devine J.H., Ziegler M.M. Sitedirected mutagenesis of bacterial luciferase: analysis of the "essential biolumines-cence"// J. Biolum. Chemilum. 1989. - V.4. № 1. - P.40-48.

24. Baldwin Т.О., Christopher J.A., Raushel F.M., Sinclair J.F., Ziegler M.M., Fisher A.J., Rayment I. Structure of bacterial luciferase// Curr. Opin. Struct. Biol.- 1995. V.5.-P.798-809.

25. Baldwin Т.О., Ziegler M.M., Powers D.A. Covalent structure of subunits of bacterial luciferase: NH2- terminal sequence demonstrates subunit homology// Nucleic Acids Res. 1979. - V.76. - P.4887^1889.

26. Baumann P., Baumann L., Bang S., Woolkalis M.J. Reevaluation of the taxonomy of Vibrio, Beneckea and Photobacterium: Abolition of the genus Beneckea/I Curr. Microbiol. 1980. - V.4. № 3. - P. 127-132.

27. Belkin S., Smulski D.R., Vollmer A.C., Van Dyk Т.К., LaRossa R.A. Oxidative stress detection with Escherichia coli harboring a katG::lux fusion// Appl. Environ. Microbiol. 1996. - V.62. № 7. - P.2252-2256.

28. Bleakley B.H., Chen X. Survival of insect patogenic and human clinical isolates of Photorhabdus luminescens in previously sterile soil// Can. J. Microbiol. -1999. V.45. № 2. -P.273-278.

29. Bleakley B.H., Nealson K.H. Characterization of primary and secondary forms of Xenorhabdus luminescens strain Hm// FEMS Micr. Ecol.- 1988. V.53. № 5.-P.241-250.

30. Blissett S.J., Stewart G.S.A.B. In vivo biolummescent determination of apparent Km for aldehyde in recombinant bacteria expressing luxA/BH Lett. Appl. Microbiol. 1989. - V.9. - P. 149-152.

31. Boemare N.E., Akhurst R.J. Biochemical and physiological characterization of colony form variants in Xenorhabdus spp. (Enterobaceriaceae)/! J. Gen. Micr. -1988. V.134. № 3. -P.751-762.

32. Boemare N., Laumond C., Mauleon H. The entomopathogenic nematode-bacterium complex: Biology, life cycle and vertebrate safety//Biocontr. Sc. Tech.- 1996. V.6. № 3. - P.333-345.

33. Boemare N, Louis C., Kuhl G. An ultrastructural study on the crystals of Xenorhabdus spp. bacteria associated with entomogenous nematodes, (Steinernematidae and Heterorhabditidae)// Compt. Rend. Seanc. Soc. Biol. Fil-1983. V.117. № 1. - P.107-115.

34. BoivinR., Chalifour F.P., Dion P. Construction of a Tn5 derivative encoding bioluminescence and its introduction in Pseudomonas, Agrobacterium and RhizobiumUMol. Gen. Genet. 1988. - V.213. -P.50-55.

35. BoylanM., Graham A.F., Meighen E.A. Functional identification of the fatty acid reductase components encoded in the luminescence operon of Vibrio fischeri/1 J. Bacteriology. 1985. - V.163. № 3. - P.1186-1190.

36. Boylan M., Pelletier J., Meighen E.A. Fused bacterial luciferase subunits catalyze light emission in eukaryotes and prokaryotes//J. Biol. Chem. 1989.-V.264. -P.1915-1918.

37. Brehelin M., Boemare N. Immune recognition in insects conflicting effects of autologous plasma and serum//J. Compar. Physiol. 1988. - V. 157. № 6.1. P.759-764.

38. Bringmaim G., Kuhn R. Comparisons of the toxicity thresholds of water pollutants to bacteria, alga and protozoa in the cell multiplication inhibition tests// Wat. Res. 1980. - V. 14. № 1. - P.231-241.

39. Bulich A.A., Tung K.-K., Scheibner G. The luminescent bacteria toxicity test: its potential use as an in vitro alternative// J. Biolum. Chemilum. 1990. - V.5. № 2-P.71-77.

40. Chatterjee J., Meighen E.A. Biotechnological applications of bacterial bioluminescence (live) genes// Photochemistry and Photobiology. 1995. - V.62. № 4. -P.641-650.

41. Chen L.H., Baldwin Т.О. Random and site-directed mutagenesis of bacterial luciferase: investigation of the aldehyde-binding site// Biochemistry. 1989. -V.28. № 6. - P.2684-2689.

42. 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// J. Biol. Chem. 1995. - V.270. № 28. - P.16813-16819.

43. Kirchner G., Roberts J.L., Gustafson G.D., Ingolia T.D. Active bacterial luciferase from a fused gene: expression of a translation fusion in bacteria, yeast and plant cells// Gene. 1989. - V.81. - P.349-354.

44. CochrumL., HruskaK.S., RuckerE.B., Johnston T.C. The nucleotide sequence of the luxD gene of Xenorhabdus luminescens Hm// Nucleic Acids Res. -1990-V.18. -P.442.

45. Colepicolo P., Cho K.-W., Poinar G.O., Hastings J.W. Growth and luminescence of the bacterium Xenorhabdus luminescens from a human wound// Appl. Environ. Microbiol. 1989. - V.55. -P.2601-2606.

46. Cormier M.J., Strehler B.L. The identification of KCF: requirment of long-chain aldehydes for bacterial extract luminescence// J. Am. Chem. Soc. 1953. - V.75-P.4864-4865.

47. Cormier M.J., Totter J.R. Quantum efficiency determination on components of the bacterial luminescence system// Biochem. Biophys. Acta. 1957. - V.25. -P.229-237.

48. Couche G.A., Leihrback P.R., Forage R.G., Cooney G.C., Smith D.R., Gregson R.P. Occurence of intracellular inclusions and plasmids in Xenorhabdus spp.// J. Gen. Micr. 1987. - V.133. № 6. - P.967-973.

49. Danilov V.S., IsmailovA.D. Bacterial luciferase as a biosensor of biologically active compounds. Applied Biosensors, Butterworths, Boston, 1989. P.39-78.

50. Dearden J.C., Cronin M.T.D., Dobbs A.J. Quantitative structure relationships as a tool to assess the comparative toxicity of organic chemics// Chemosphere.1995. — V.31. P.2521-2528.

51. Devine J.H., Countryman C., Baldwin Т.О. Nucleotide sequence of the luxR and luxl genes and structure of the primary regulatory region of the lux regulon of Vibrio fischeri ATCC 7744// Biochemistry. 1988. - V.27. - P.837-842.

52. Din Z.B., Abu A.B. Toxicity of produced water from crude oil terminals// Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1993. - V.50. -P.413-436.

53. Dunn D.K., Michaliszyn G.A., Bogacki I.G., Meighen E.A. Conversion of aldehyde to acid in the bacterial bioluminescence reaction// Biochemistry. -1973. V.12. № 24. -P.4911- 4918.

54. Eberhard A., Hastings J.W. A postulated mechanism for the bioluminescent oxidation of reduced flavin mononucleotide// Biochem. Biophys. Res.Commun. -1972. V.47. № 2. - P.348-353.

55. EhlingU.H. Synergistic effect of mitomycin С and radiation on embrionic liter size reduction in mice// Mutat. Res. 1971. - V. 13. - P.443-436.

56. Engebrecht J., Nealson K., Silverman M. Bacterial bioluminescense: isolation and genetic analysis of functions from Vibrio fischeri// Cell. 1983. - V. 32. -P.773-781.

57. Engebrecht J., Silverman M. Identification of genes and gene products necessary for bacterial bioluminescence//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1984. - V.81. -P.4154-4158.

58. Engebrecht J., Silverman M. Nucleotide sequence of the regulatory locus controlling expression of bacterial genes for bioluminescence//Nucleic Acids Res. 1987,- V.15.-P.10455-10467.

59. Engebrecht J., Silverman M. Regulation of expression of bacterial genes for bioluminescence// Genet. Eng. 1986. - V.8. -P.31-44.

60. Forde C.B., Parton R., Coote J.G. Bioluminescence as a reporter of intracellular survival of Bordetella bronchiseptica in murine phagocytes// Infect. Immun. -1998. V.66. № 7. - P.3198-3207.

61. Forsberg A., Rosqvist R. In vivo expression of virulence genes of Yersinia pseudotuberculosis!I Infect. Agents Dis. Rev. Issues Commentary. 1993. - V.2.-P.275-278.

62. Forst S., Nealson K. Molecular Biology of the Symbiotic-Pathogenic Bacteria Xenorhabdus spp. and Photorhabdus spp.//Micr. Rev. 1996. - V.60. № 1.-P.21-43.

63. Frackman S., Anhalt M., Nealson K.H. Cloning, organization and expression of the bioluminescence genes of Xenorhabdus luminescens!'! J. Bacteriology. 1990. - V.172. -P.5767-5773.

64. Francis K.P., Joh D., Bellinger-Kawahara C., Hawkinson M.J., Purchio T.F., Contag P.R. Monitoring bioluminescent Staphylococcus aureus infections in living mice using a novel luxCDABE construct// Infect. Immun. 2000. - V.68. № 6. -P.3594-3600.

65. Fuqua W.C., Winans S.C., Greenberg E.P. Quorum sensing in bacteria: the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional regulators//J. Bacteriology. 1994. -У.176. № 2. -P.269-275.

66. Givaudan A., Baghdiguian S., Lanois A., Boemare N. Swarming and Swimming Changes Concomitant with Phase Variation in Xenorhabdus nematophilus/! Appl. Environ. Microbiol. 1995. - V.61. № 4. -P.1408-1413.

67. Grimont P.A.D., Steigerwalt A.G., Boemare N.E., Hickman B.F.W., Deval C., Grimont F., Brenner D. J. DNA relatedness and phenotypic study of the genus Xenorhabdus!! Int. J. Syst. Bacteriol. 1984. - V.34. № 4. - P.378-388.

68. Hakkila K., Maksimow M., Karp M., Virta M. Reporter genes lucFF, luxCDABE, gfp, and dsred have different characteristics in whole cell bacterialsensors// Anal. Biochem. 2002. - V.301. № 2. - P.235-242.

69. Harvey E.N. Bioluminescence. Acad. Press, N.Y., 1952. -P.649.

70. Hastings J.W. Bioluminescence// Annual. Rev. Biochem. 1968. - V.37. -P.597-630.

71. Hastings J.W., Nealson K.H. The symbiotic luminous bacteria// The Prokaryotes.- 1981. V.2. -P.1332-1345.

72. Hauser В., Schrader G., Bahadir M. Comparison of acute toxicity and genotoxic concentrations of single compounds and waste elutriates using theMicrotox/ Mutatox test system//Ecotoxicol. Environ. Saf. 1997. -V.38. № 3. -P.227-231.

73. Hoke R.A., Giesy J.P., ZabikM., Unger M. Toxicity of sediments and sediment pore waters from Grand River-Indiana Harbor// Ecotoxicol. Environ. Saf. 1993.- V.26. P.86-112.

74. Hosseini P.K., Nealson K.H. Symbiotic luminous soil bacteria: unusual regulation for an unusual niche// Photochemistry and Photobiology. 1995. - V.62. № 2. - P.633-640.

75. Ни K., Webster J. In vitro and in vivo characterization of a small-colony variant of the primary form of Photorhabdus luminescnes (Enterobacteriaceae)/I Appl. Environ. Microbiol. 1998. - У.64. № 9. -P.3214-3219.

76. Hulton C.S., Higgins C.F., Sharp P.M. ERIC sequences: a novel family of repetitive elements in the genomes of E. coli, S. typhimurium and other enterobacterial Mol. Microbiol. 1991. - V.5. -P.825-834.

77. Hurlbert R.E., Xu J., Small Ch.L. Colonial and cellular polymorphism in Xenorhabdus luminescens!I Appl. Environ. Microbiol. 1989. - V.55. № 5. -P.1136-1143.

78. Jablonski E., DeLuca M. Stidies of the control of luminescense in Beneckea harveyi: properties of the NADH and NADH:FMN oxidoreductases//

79. Biochemistry. 1978. - V.17. № 4. - P.672-678.

80. Kaiser K.L. Correlation of Vibrio fischeri bacteria test data with bioassay data for other organisms// Environ. Health Perspect. 1998. - V. 106. № 2. - P.583-591.

81. Kaiser K.L.E., Lum K.R., Palabrica V.S. Review of field applications of the Microtox test in Great Lakes and St. Lawrence River waters// Water Poll. Res. J. Canada. 1988. - V.23. -P.270-278.

82. Kaiser K.L.E., Ribo J.M. Photobacterium phosphoreum toxicity bioassay// Toxicity Assessment: An International Journal. 1988. - V.3. № 4. - P.195-237.

83. KangP.J., Craig E. A. Identification and characterization of anew Escherichia coli gene that is a dosage-dependent suppressor of dnaK deletion mutation// J. Bacteriology. 1990. - V.172. - P.2055-2064.

84. Karp M., Meyer P. Expression of bacterial luciferase genes from Vibrio harveyi in Bacillus subtilis and in Escherichia coli II Biochem. Biophys. Acta. 1989. -V.1007. - P.84-90.

85. Keynan A., Hastings J.W. The isolation and characterization of dark mutants of luminescent bacteria//Biol. Bull. 1961. - V.121. -P.375.

86. Khan A., Brooks W.A. A chromogenic bioluminescent bacterium associated with the entomophilic nematode Chromonema heliothidis/I J. Invertebr. Pathol.- 1977. V.29. - P.253-261.

87. KrebsF. The luminescent bacteria test for clean water legislation// Schriftenr. Ver. Wasser Boden Lufthyg. 1992. - V.89. - P.591-297.

88. Kurittu J., KarpM., Korpela M. Detection of tetracyclines with luminescent bacterial strains// Luminescence. 2000. - V.15. № 5. - P.291-624.

89. Kurittu J., Lonnberg S., Virta M., Karp M. A group-specific microbiological test for the detection of tetracycline residuesin raw milk// J. Agric. Food Chem-2000. V.48. № 8. - P.3372-3377.

90. Leclerc M.C., Boemare N.E. Plasmids and phase variation in Xenorhabdus spp.// Appl. Environ. Microbiol. 1991. - V.57. № 9. -P.2597-2601.

91. Lee J. Bacterial bioluminescence. Quantum yields and stoichiometry of the reactants reduced flavin mononucleotide, dodecanal, and oxygen, and of a product hydrogen peroxide// Biochemistry. 1972. - V.l 1. № 18. - P.3350-3359.

92. Lelie D., Regniers L., Borremans В., Provoost A., Verschaeve L. The VITOTOX test, an SOS bioluminescence Salmonella typhimurium test to measure geno-toxicity kinetics// Mutat. Res. 1997. - V.389. № 2-3. - P.279-290.

93. Little J. W. The SOS regulatory system: control of its state by the level of recA protease// J. Mol. Biol. 1983. - V.167. - P.791-808.

94. Marincs F. On-line monitoring of growth of Escherichia coli in batch cultures by bioluminescence// Appl. Microbiol. Biotechnol. 2000. - V.53. № 5. -P.536-541.

95. Martin M., Showaiter R., SilvermanM. Identification of a locus controllingexpression of luminescence genes in Vibrio harveyi!7 S. Bacteriology. 1989. -V.171. № 5. - P.2406-2414.

96. McCapraF., LeesonP.D. Possible mechanisms for bacterial bioluminescence and luminol chemiluminescence// J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1979. - V.3. № 1. - P. 114-117.

97. Meighen E.A. Enzymes and genes from the /ш-operons of bioluminescent bacteria// Annual. Rev. Micr. 1988. - V.42. - P. 151-176.

98. Meighen E.A. Molecular biology of bacterial bioluminescence// Micr. Rev. -1991. V.55. № 1. - P.123-142.

99. Meighen E.A., Szittner R.B. Multiple repetitive elements and organization of the /г/x-operons of luminescent terrestrial bacteria// J. Bacteriology. 1992. - V.174. № 16. -P.5371-5381.

100. Milstead J.E. Heterorhabditis bacteriophora as vector for introducing its associated bacterium into the hemocoel of Galleria mellonella larvae// J. Invert. Path. 1979. - V.33. -P.324-327.

101. Miyamoto C.M., ByersD., Graham A.F., Meighen E.A. Expression of bioluminescence in Escherichia coli by recombinant Vibrio harveyi DNA// J. Bacteriology. 1987. - V.169. -P.247-253.

102. Miyamoto C.M., Graham A.F., Boylan M., Evans J.F., HaselK.W., Meighen E.A. Polycistronic mRNAs code for polypeptides of the Vibrio harveyi luminescence system// J. Bacteriology. 1985. - V.161. - P.995-1001.

103. Nealson K.H. Isolation, identification and manipulation of luminous bacteria// Methods in Enzymology. 1978. - V. 112. - P. 153-166.

104. Nealson K.H., Hastings J.W. Cellular control of the synthesis of bacterial luminescent system//Bacteriol. Proc. 1970. - P.6.

105. Nealson K.H., Hastings J.W. The luminous bacteria// The Prokaryotes. 1992. -V.l. - P.625-639.

106. Pardos M.A., Benninghoff C., Thomas R.L, Dobrowolski J., DominikJ. Water ecotoxicity studies in Cracow (Poland) using Hydra attenuata, Selenastrum capricornutum, and Microtox toxicity texts// Lak. Reserv. Res. Manag. 2000-V.5. № 2. -P.75-81.

107. Pellinen Т., Bylund G., VirtaM., Niemi A., Karp M. Detection of traces of tetracyclines from fish with a bioluminescent sensor strain incorporating bacterial luciferase reporter genes// J. Agric. Food Chem. 2002. - V.50. № 17 P.4812-4815.

108. Heterorhabditis bacteriophoral7 Soil Biol. Chem. 1980. - V.12. - P.5-10.

109. Poinar G. O., Thomas G. M., Hess R. Characteristics of the specific bacterium associated with Heterorhabditis bacteriophora//Nematologica. 1977. - V.23. № 1. -P.97-102.

110. PugetK., Michelson A.M. Studies on bioluminescence// Biochemie. 1972.-V.54. №9.-P. 1197-1204.

111. Reichelt J.L., Baumann P. Taxonomy of marine luminous bacteria//Arch. Microbiol. 1974. - V.94. № 4. -P.283-330.

112. Richardson W.H., Schmidt T.M., Nealson K.H. Identification of an anthraquinone pigment and a hydroxystilbene antibiotic from Xenorhabdus luminescens!! Appl. Environ. Microbiol. 1988. - V.54. - P. 1602-1605.

113. Riendeau D., MeighenE. Co-induction of fatty acid reductase and luciferase during development of bacterial bioluminescence// J. Biol. Chem. 1989. -V.264. № 20. - P. 12060-12065.

114. Sanger F., NicklenS., CoulsonA.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors!! Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1977. -V.74. - P.5463-5467.

115. Schmetterer G., Wolk P., Elhai J. Expression of luciferases from Vibrio harveyi and Vibrio fischeri in filamentous cyanobacteria// J. Bacteriology. 1986. -Y.167. № 1. - P.411-414.

116. Schmidt T.M., Bleakley B.H., Nealson K.H. Characterization of an extracellular protease from the insect pathogen Xenorhabdus luminescens!! Appl. Environ. Microbiol. 1988. - V.54. № 11. - P.:2793-2797.

117. Schmidt T.M., Kopecky K., Nealson K.H. Bioluminescence of the insect pathogen Xenorhabdus luminescens!! Appl. Environ. Microbiol. 1989. - V.55-P.2607-2612.

118. Schmidt Т.M., Richardson W.H., NealsonK.H. Growth, bioluminescence and secondary metabolite formation by Xenorhabdus luminescence: Abst. 87-th Annu. Meet. Amer. Soc. Microbiol. Atlanta, 1987-P.183.

119. Shadel G.S., DevineJ.H., Baldwin Т.О. Control of the lux regulon of Vibrio fischeri//J. Biolum. Chemilum. 1990. - V.5. -P.99-106.

120. Sharpies T.M., Lloyd R.D. A novel repeated sequence located in the intergenic region of bacterial chromosomes//Nucleic Acids Res. 1990. - V.18. - P.6503-6508.

121. Shaw J.J., Kado C.I. Development of a Vibrio bioluminescence gene-set to monitor phytopathogenic bacteria during the ongoing disease process in a nondisruptive manner// BioTechnology. 1986. - V.4. - P.60-64.

122. Sinclair J.F., Waddle J.J., Waddill E.F., Baldwin Т.О. Purified native subunits of bacterial luciferase are active in the bioluminescence reaction but fail to assemble in the сф-structure// Biochemistry. 1993. - V.32. № 19. -P.5036-5044.

123. Siragusa G.R., NawotkaK., Spilman S.D., ContagP.R., ContagC.H. Real-time monitoring of Escherichia coli 0157:H7 adherence to beef carcass surface tissues with a bioluminescent reporter// Appl. Environ. Microbiol. 1999. -Y.65. № 4. - P.1738-1745.

124. Smigielski A.J., Akhurst R.J., Boemare N.E. Phase variation in Xenorhabdus nematophilus and Photorhabdus luminescens: Differences in respiratory activity and membrane energization// Appl. Environ. Microbiol. 1994. - V.60. № 1. -P.120-125.

125. Steinberg S.M., Poriomev E.J., Engelmann W.H., Rogers K.R. A review of environmental applications of bioluminescence measurements// Chemosphere. -1995.-V.30.-P.2155-2197.

126. Stewart G.S.A.B. In vivo bioluminescence: new potentials for microbiology// Lett. Appl. Microbiol. 1990. - V. 10. - P. 1-8.

127. Stewart G., Smith Т., Denyer S. Genetic engineering for bioluminescent bacteria // Food Sci. Technol. Today. 1989. - V.3. -P.19-22.

128. Swartzman E., KapoorS., Graham A.F., Meighen E.A. A new Vibrio fischeri lux gene precedes a bidirectional termination site for the lux operon// J. Bacteriology. 1990. - V.172. -P.6797-6802.

129. Swartzman E., Miyamoto C., Graham A., Meighen E. Delineation of the transcriptional boundaries of the lux operon of Vibrio harveyi demonstrates the presence of two new lux genes// J. Biol. Chem. 1990. - V.265. - P.3513-3517.

130. Szittner R., Meighen E. Nucleotide sequence, expression and properties of luciferase coded by lux genes from a terrestrial bacterium// J. Biol. Chem. -1990. V.265. № 27. - P. 16581-16587.

131. Thomas G.M., Poinar G.O.Jr. Xenorhabdus gen. nov., a genus of entomo-pathogenic, nematophilic bacteria of the family Enterobacteriaceae/I Int. J. Syst. Bacterid. 1979. - V.29. - P.352-360.

132. Ulitzur S., Hastings J.W. Myristic acid stimulation of bacterial bioluminescence in «aldehyde» mutants// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1978. - V.75. - P.266-269.

133. Ulitzur S., WeiserL, Yannai S. Anew, sensitive and simple bioluminescence test for mutagenic compounds// Mut. Res. 1980. - V.74. № 2. - P. 113-124.

134. Valkova N., Szittner R., Meighen E.A. Control of luminescence decay and flavin binding by the lux A carboxyl-terminal regions in chimeric bacterial luciferase// Biochemistry. 1999. - V.38. № 42. -P.13820-13828.

135. Vasseur P., BoisF., FerrardJ.R., RastC. Influence of physicochemical parameters on the Microtox test response// Toxicity Assessment. 1986. - V.l. № 5- P.283-300.

136. Versalovic J., KoeuthT., LupskiJ.R. Distribution of repetitive DNA sequences in enterobacteria and application to fingerprinting of bacterial genome// Nucleic Acids Res. 1991. - V.19. -P.6823-6831.

137. Verschaeve L., Van Gompel J., Thilemans L., Regniers L., Vanparys P., Lelie D. VITOTOX bacterial genotoxicity and toxicity test for the rapid screening of chemicals// Environ. Mol. Mutagen. 1999. - V.33. № 3. - P.240-248.

138. Vervoort J., Muller F., O'Kane D.J., Lee J., Bacher A. Bacterial luciferase// Biochemistry. 1986. - V.25. № 24. - P.8067-8075.

139. Vollmer A.C., Belkin S., Smulski D.R., Van Dyk Т.К., LaRossa R.A. Detection of DNA damage by use Escherichia coli carrying recAr.lux, uvrAr.lux, or alkAr.lux reporter plasmids// Appl. Environ. Microbiol. 1997. - V.63. № 7. -P.2566-2571.

140. Waddle J.J., Johnston T.C., Baldwin Т.О. Polypeptide folding and dimerization in bacterial luciferase occur by a concerted mechanism in vivo// Biochemistry.1987. V.26. № 16. - P.4917-4921.

141. Wagner A., Winkler U., LummenP. Mutants of luminous bacteria selected for bioluminescent toxicity tests// J. Biolum. Chemilum. 1989. - V.4. № 1.-P.342-345.

142. WeeK.E., YonanC.R., Chang F.N. Anew broad-spectrum protease ingibitor from the entomopathogenic bacterium Photorhabdus luminescens// Microbiology.- 2000. V.146. № 12. -P.3141-3147.

143. Woodring J.L., Kaya H.K. Steinemematid and Heterorhabditid nematodes: A Handbook of biology and techniques// Arkans. Exper. Stat. Fayettevillle.1988,- P.36.

144. XiL., ChoK.-W., Tu S.-C. Cloning and nucleotide sequences of lux genes and characterization of luciferase of Xenorhabdus luminescens from a human wound// J. Bacteriology. 1991. - V.173. № 4. - P.1399-1405.

145. Xi L., Tu S.C. Construction and characterization of hybrid luciferases coded by lux genes from Xenorhabdus luminescens and Vibrio fischeri// Photochemistry and Photobiology. 1993. - V.57. № 4. - P.714-719.

146. Yates I.E., Porter J.K. Bacterial bioluminescence as a bioassay for mycotoxins// Appl. Environ. Microbiol. 1982. - V.44. № 6. - P.1072-1075.

147. Yen K., Serdar C.M. Genetics of naphthalene catabolism in Pseudomonas!/ Crit.