Спектрально-люминесцентный анализ Ca2+-регулируемых биолюминесцентных реакций фотопротеинов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат физико-математических наук Белогурова, Надежда Валентиновна

• Белогурова, Надежда Валентиновна
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Белогурова, Надежда Валентиновна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Биолюминесценция: природа и свойства.

1.2. Механизм биолюминесцентной реакции и структура фотопротеинов.

1.3. Флуоресцентные формы целентерамида.

1.4. Применение фотопротеинов.

1.5. В озможность заселения высших электронно-возбужденных состояний эмиттера в ходе биолюминесцентного процесса.

1.6. Механизмы переноса энергии электронного возбуждения в люминесцентных системах. Природа донора и акцептора.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Спектрально-люминесцентный анализ Ca2+-регулируемых биолюминесцентных реакций фотопротеинов»

Актуальность проблемы. Са2+-регулируемые биолюминесцентные реакции, катализируемые фотопротеинами, ответственны за свечение морских кишечнополостных. В настоящее время, наиболее изученными фотопротеинами являются акворин и обелин, выделенные соответственно из медузы Aequorea victoria и гидроидного полипа Obelia longissima. Фотопротеин представляет собой стабильный фермент-субстратный комплекс, состоящий из апопротеина - односубъединичного полипептида (-22 кДа) и «преактивированного» кислородом субстрата, 2-гидропероксицелентеразина, прочно, но нековалентно связанного с белком внутри гидрофобной полости [1]. При связывании ионов кальция происходит реакция внутримолекулярного окислительного декарбоксилирования, продуктами которой являются С02 и целентерамид в возбужденном состоянии, релаксация которого сопровождается излучением кванта видимого света. Продукт биолюминесцентной реакции - комплекс апопротеина с целентерамидом - принято называть разряженным фотопротеином. Разряженные фотопротеины, в отличие от фотопротеинов, являются флуоресцентными белками и характеризуются эффективной сине-зеленой флуоресценцией.

Интенсивность исследования фотопротеинов в настоящее время связана с перспективностью их использования в современных биологических технологиях. Благодаря способности люминесцировать в присутствии ионов кальция, фотопротеины успешно используют для мониторинга л внутриклеточного кальция и визуализации внутриклеточных процессов [2]. С помощью фотопротеиновых меток возможно решение ряда задач высокочувствительной и экспрессной аналитики — от диагностики заболеваний до анализа генетически модифицированных продуктов и единичных нуклеотидных замен.

Методы молекулярной биологии позволили конструировать линии клеток и целые организмы, способные стабильно экспрессировать ген, кодирующий апопротеин. Поскольку целентеразин является гидрофобным, он легко проникает через мембрану, трансформируя синтезирующийся апопротеин в фотопротеин, способный генерировать свет при появлении ионов кальция. Фактически, такие клетки и организмы имеют генетически встроенный индикатор кальция. В настоящее время получен целый ряд разнообразных клеточных систем, экспрессирующих ген фотопротеина.

Вместе с тем, проводимые исследования относятся в основном к области биологических наук; фотофизические подходы не достаточно активно привлекались для исследования фотопротеинов. В связи с этим представляет интерес заселенность и природа электронно-возбужденных состояний эмиттера биолюминесценции кишечнополостных.

Спектры биолюминесценции фотопротеинов и фотолюминесценции разряженных фотопротеинов широкие и асимметричные, их можно представить в виде суперпозиции спектров нескольких излучателей (различных форм целентерамида) с разной энергией флуоресцентных состояний. Разложение данных спектров на составляющие до сих пор не проводилось. Такое разложение позволит определить количество, вклады и спектральные характеристики компонентов данных спектров, провести идентификацию эмиттеров и установить связь между спектральным составом люминесценции фотопротеинов и эффективностью протонных взаимодействий в активном центре белка.

Наименее изученной стадией всех биолюминесцентных процессов является стадия, предшествующая образованию флуоресцентных состояний эмиттера. В работе [3] была теоретически обоснована гипотеза о возможности заселения высших электронно-возбужденных состояний биолюминесцентного эмиттера. Заселенность высших электронно-возбужденных состояний эмиттера экспериментально подтверждена для бактериальной биолюминесценции [4]. Было высказано предположение об универсальности этой гипотезы для биолюминесцентных реакций всех организмов. Поэтому представляет интерес тестирование заселенности высших электронно-возбужденных эмиттера состояний в биолюминесцентных реакциях кишечнополостных.

Цель исследования состояла в изучении заселенности электронно-возбужденных состояний эмиттеров биолюминесценции фотопротеинов и фотолюминесценции разряженных фотопротеинов.

В работе поставлены следующие задачи.

1. Экспериментально доказать возможность заселения высших электронно-возбужденных состояний эмиттера в биолюминесценции кишечнополостных.

2. Выявить и охарактеризовать спектральные компоненты биолюминесценции фотопротеинов обелина и акворина, провести их соотнесение различным формам целентерамида.

3. Выявить и охарактеризовать спектральные компоненты фотолюминесценции разряженных акворина и обелина, провести их соотнесение различным формам целентерамида.

4. Исследовать зависимость спектральных характеристик биолюминесценции обелина и фотолюминесценции разряженного обелина от концентрации ионов кальция в ферментативной системе.

Научная новизна. Впервые, на примере биолюминесценции обелина дикого типа и его мутанта F88Y, экспериментально доказана возможность заселения высших электронно-возбужденных состояний эмиттера в регулируемой биолюминесцентной реакции кишечнополостных. Установлена энергия высших электронно-возбужденных состояний эмиттера биолюминесценции фотопротеинов - около 31000 см"1.

Выделены и описаны компоненты сложных спектров биолюминесценции обелина и акворина и фотолюминесценции разряженных обелина и акворина. Выделенные спектральные компоненты приписаны излучению ряда форм целентерамида, различающихся степенью ионизации во флуоресцентном состоянии.

Впервые продемонстрировано, что интенсивность и спектральный состав фотолюминесценции разряженного обелина зависят от концентрации ионов кальция в реакционной смеси, а также длин волн возбуждения и испускания.

Зарегистрирован конформационный переход в разряженном обелине при концентрации ионов кальция около 5-10"7 М.

Практическая значимость. Полученные закономерности формирования сложных спектров биолюминесценции и фотолюминесценции фотопротеинов являются теоретической основой для разработки новых методов варьирования их спектральных характеристик. Анализ изменений вкладов компонентов фотолюминесценции позволяет судить об изменениях, происходящих в активном центре фермента. Показана принципиальная возможность использования интенсивности фотолюминесценции разряженного обелина для определения концентрации ионов кальция.

Апробация работы. Основные положения работы представлены на III Съезде биофизиков России (Воронеж, Россия, 2004), XII Европейской конференции по спектроскопии биологических молекул (Бобигни, Франция, 2007), Международной конференции «Конверсия энергии в молекулярных и наносистемах» (Москва. Россия, 2007), XXIX Европейском конгрессе по молекулярной спектроскопии (Опатия, Хорватия, 2008), V Съезде

Российского фотобиологического общества «Преобразование энергии света при фотосинтезе» (Пущино, 2008), Конференции и выставке по нанотехнологиям «НаноИзраиль 2009» (Иерусалим, Израиль, 2009), XIII Европейской конференции по спектроскопии биологических молекул (Палермо, Италия, 2009), X Международной конференции по молекулярной спектроскопии (Краков, Польша, 2009), XVI Международном симпозиуме по биолюминесценции и хемилюминесценции (Лион, Франция, 2010).

Работа выполнена при финансовой поддержке следующих грантов: Министерства Образования РФ REC-002 KR-006; ФСП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по теме: «Биолюминесцентный анализ: биосенсоры и биокаталитические технологии»; РФФИ № 07-04-01248-а; Сибирского Федерального Университета для поддержки научных исследований студентов, аспирантов и молодых ученых: «Спектральная идентификация эмиттеров биолюминесцентной реакции Са -регулируемых фотопротеинов», 2007; «Ведущие научные школы» № 1211.2008.4, Программы РАН «Молекулярная и клеточная биология».

Работа была удостоена государственной премии Красноярского края в 2009 году.

Личный вклад соискателя состоял в подборе биолюминесцентных систем и адаптации биолюминесцентных методик для проверки заселенности высших электронно-возбужденных состояний эмиттера биолюминесценции кишечнополостных, постановке и проведении всех экспериментов, обработке и обсуждении экспериментальных данных, подготовке публикаций. Основная часть результатов была получена в сотрудничестве с А.Г. Сизых, JI.A. Франк, Н.П. Маликовой, Ф.Н. Томилиным, P.P. Алиевой. Автор приносит благодарность всем коллегам за участие в совместных работах и обсуждении результатов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи, 11 тезисов и материалов конференций. Принято решение о выдачи патента Российской Федерации, заявка per. № 2009130133/13 от 05.08.2009 «Флуоресцентный способ определения концентрации кальция».

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 132 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания методов и методов исследования, результатов и обсуждения, выводов и списка литературы. Работа, проиллюстрирована 40 рисунками и содержит 13 таблиц. Библиография включает 114 источников.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Белогурова, Надежда Валентиновна

ВЫВОДЫ:

1 На примере обелина дикого типа и его мутанта F88Y экспериментально подтверждено заселение высших электронно-возбужденных состояний в Са -регулируемой биолюминесцентной реакции кишечнополостных. Энергия высших электронно-возбужденных состояний локализована около 31000 см"1.

2 Предложен молекулярный механизм формирования первичного возбуждения в Са -регулируемой биолюминесцентной реакции, который включает стадию локализации возбуждения на кетоимидной группе целентерамида. Данная стадия предлагается в качестве общей для биолюминесцентных реакций бактерий и кишечнополостных.

3 Определены количество, вклады и спектральные характеристики компонентов в спектрах биолюминесценции обелина и акворина, а также спектрах фотолюминесценции разряженных обелина и акворина.

4 Проведено соотнесение выделенных компонентов спектров биолюминесценции и фотолюминесценции обелина и акворина различным эмиттерам - протонированной и депротонированным формам целентерамида; проиллюстрирована связь между эффективностью переноса протона в возбужденном состоянии целентерамида и аминокислотным окружением в активном центре фотопротеина.

5 Обнаружен линейный участок зависимости интенсивности фотолюминесценции разряженного обелина от концентрации ионов кальция в двойных логарифмических координатах в интервале концентраций 2-10'7- 1,5-10"6 М.

6 На основе анализа вкладов компонентов в спектры испускания и возбуждения обелина, разряженного при различных концентрациях ионов кальция, установлено наличие конформационного перехода в обелине при [Са2+] ~ 5-10"7 М.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 1

Интенсивность исследования фотопротеинов связана с перспективностью их использования в современных биологических технологиях. Благодаря способности люминесцировать в присутствии ионов кальция фотопротеины успешно используют для мониторинга внутриклеточного кальция вот уже более 30 лет. С помощью фотопротеиновых меток возможно решение рядя задач высокочувствительной и экспрессной аналитики - от диагностики заболеваний до анализа генетически модифицированных продуктов и единичных нуклеотидных замен.

Вместе с тем, из приведенного обзора видно, что исследования относятся в основном к области биологических наук; фотофизические подходы не достаточно активно привлекались для исследования фотопротеинов. В связи с этим представляет интерес заселенность и природа электронно-возбужденных состояний эмиттера биолюминесценции кишечнополостных.

Наименее изученной стадией всех биолюминесцентных процессов является стадия, предшествующая образованию флуоресцентных состояний эмиттера. В предыдущих исследованиях (Кудряшева и др., 1991; Немцева и Кудряшева, 2007) была теоретически обоснована гипотеза о возможности заселенния высших электронно-возбужденных состояний биолюминесцентного эмиттера. Заселенность высших электронно-возбужденных состояний эмиттера была экспериментально подтверждена для бактериальной биолюминесценции (Kudryasheva et al., 2001, Kudryasheva et al., 2002). Было высказано предположение об универсальности этой гипотезы для биолюминесцентных реакций всех организмов. Поэтому представляет интерес тестирование заселенности высших электронно-возбужденных состояний в биолюминесцентных реакциях кишечнополостных.

В данной работе были получены экспериментальные доказательства заселенности высших электронно-возбужденных состояний эмиттера в биолюминесцентном процессе кишечнополостных. В качестве акцепторов энергии возбуждения были подобраны флуоресцентные органические соединения с необходимыми спектрально-люминесцентными характеристиками и изучены спектры биолюминесценции в присутствии этих соединений.

Разложение на спектральные составляющие сложных спектров биолюминесценции фотопротеинов и фотолюминесценции разряженных фотопротеинов до сих пор не проводилось. Такое разложение позволит определить количество, вклады и спектральные характеристики компонентов данных спектров, провести идентификацию эмиттеров и установить связь между спектральным составом люминесценции фотопротеинов и эффективностью протонных взаимодействий в активном центре белка.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Реактивы.

В работе использовали следующие реактивы: рекомбинантные препараты акворина, обелина дикого типа и мутантов обелина F88Y, Y138F и I144H, полученные генно-инженерным методом в лаборатории фотобиологии Института биофизики СО РАН; синтетический целентеразин (Kleinblittersdorf), ТРИС (трис[гидроксиметил]аминометан) (Fluka); ЭДТА (Aldrich); PIPES (пиперазин-К,ЪГ-бис[2-этансульфониковая кислота], C8H18N206S2) (Fluka); EGTA (этилен-бис-оксиэтиленнитрилотетра-уксусная кислота, C14H24N2O10) (Aldrich); СаС12 ч.д.а.; КОН ч.д.а.; КС1 ч.д.а.

В качестве акцепторов энергии были использованы следующие флуоресцентные соединения: антрацен (Fluka), 1,4-бис(5-фенилоксазолил-2)бензол (РОРОР), ч.д.а. (Eastman), п-бис(о-метилстерил)бензол (МСБ) (Eastman), нафталин (Sigma), 2-метоксинафталин (Sigma), п-терфенил (Sigma), 1,4-дифенилбутадиен (Fluka). Образцы исследованных соединений растворяли в 0,02 М TrisHCl буфере, рН 7.

При измерении спектральных характеристик фотопротеинов и флуоресцентных соединений особое внимание уделялось чистоте водного растворителя, поэтому применялась деионизованнный бидистиллят.

Готовили водные и водно-этанольные растворы флуоресцентных соединений. В водно-этанольных растворах МСБ, РОРОР и антрацена концентрация этилового спирта составляла 50 об.%, концентрация флуоресцентного соединения - 5-10 М. В водных растворах пирена, нафталина, 2-метоксинафталина, 1,4-дифенилбутадиена и п-терфенила, концентрация флуоресцентного соединения зависела от растворимости данного соединения в воде.

2.2. Экспериментальные приборы и установки. 2.2.1. Прибор для регистрации спектров поглощения.

Для измерения спектров поглощения использовали двулучевой регистрирующий спектрофотометр UVIKON 943 (KONTRON Instruments, Италия). Характеристики этого прибора следующие:

Источник света: вольфрамо-галогеновая лампа (в диапазоне 290900 нм) и дейтериевая лампа (в диапазоне 190-370 нм)

Детектор: ФЭУ R 446 и R 928

Точность определения длины волны: ± 0,3 нм

Воспроизводимость длины волны: ± 0,01 нм

Фотометрическая точность: ± 0,003 при D=1

Фотометрическая воспроизводимость: ± 0,0005 при D=1 Измерения спектров поглощения проводили в ультрафиолетовой и видимой областях; использовали кварцевую кювету с квадратным сечением (10x10 мм).

2.2.2. Прибор для регистрации спектров биолюминесценции и фотолюминесценции.

Спектры флуоресценции фотопротеинов и флуоресцентных соединений были измерены с помощью спектрометра Aminco-Bowman Series 2 (Thermo Spectronic, США).

Для усиления регистрируемого сигнала биолюминесценции была использована флуориметрическая кварцевая кювета с квадратным (5x5 мм) сечением и двумя зеркальными стенками, изготовленная в Институте биофизики клетки (г. Пущино, Россия).

2.2.3. Установка для обессоливания растворов фотопротеинов.

Обессоливание растворов фотопротеинов проводили гель-фильтрацией с использованием установки, представленной на рисунке 2.1.

Рис. 2.1. Схема хроматографической установки.

Для обессоливания использовалась хроматографическая колонка D-Salt™ Dextran Desalting Column с характеристиками, представленными в таблице 2.1.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Белогурова, Надежда Валентиновна, 2010 год

1. Антипина, Л.Ю. Теоретическое моделирование процесса флуоресценции и формирование излучающего субстрата белка обелина / Л.Ю. Антипина, С.Г. Овчинников // В мире научных открытий, Физико-математические науки. 2010. - Т. 5, № 11. - С 35 - 36.

2. Бабушкин, А.А. Методы спектрального анализа / А.А. Бабушкин, Л.А. Бажулин, Ф.А. Королев, Л.В. Левшин, В.К. Прокофьев, А.Р. Стриганов // М.: Изд-во Московского университета. 1962. 510 с.

3. Беляков, В.А. Электронная модель возбуждения хемилюминесценции в реакциях окисления органических соединений / В.А. Беляков, Р.Ф. Васильев, Н.М. Иванова, Б.Ф. Минаев, О.В. Осяева, Г.В. Федорова // Изв.АН СССР, Сер.Физ. 1987. - Т.51, №3. - С.540 - 547.

4. Бондарь, B.C. Получение, свойства и применение кальций-чувствительного фотопротеина из гидроида Obelia longissima / B.C. Бондарь, Е.С Высоцкий, И.А. Гамалей, А.Б. Каулин // Цитотология. 1990. - Т. 33. - С. 57 - 66.

5. Бондарь, B.C. Физико-химические свойства фотопротеина из гидроидного полипа Obelia longissima / B.C. Бондарь, К.П. Трофимов, Е.С. Высоцкий // Биохимия. 1992. - Т. 57. - С. 1481-1490.

6. Бурштейн, А.И. Концентрационное тушение некогерентныхвозбуждений в раствовах / А.И. Бурштейн // Успехи физических наук. — 1984.-Т.143.-С. 553-600.

7. Вавилов, С.И. Собрание сочинений / С.И. Вавилов // М.: Гостехиздат.1954. — Т. II.-C.116- 153.

8. Васильев, Р.Ф. Механизм возбуждения хемилюминесценции / Р.Ф. Васильев // Изв. АН. СССР, Сер.физ. 1982. - Т.46, №2. - С. 323 - 329.

9. Васильев, Р.Ф. Пути возбуждения хемилюминесценции в органическихсоединениях / Р.Ф. Васильев // Биохемилюминесценция. М: Наука, 1983. 1. С.31-55.

10. Высоцкий, Е.С. Выделение и очистка Са2+-зависимого фотопротеина -обелина из гидроидных полипов Obelia longissima / Е.С. Высоцкий, B.C. Бондарь, В.Н. Летунов // Биохимия. 1989. - Т. 54. - С. 965 - 973.

11. Высоцкий, Е.С. Выделение и свойства различных молекулярных форм Са -активируемого фотопротеина обелина / Е.С. Высоцкий, B.C. Бондарь, И.И. Гительзон // ДАН СССР, 1991. №321. С.214-217.

12. Высоцкий, Е.С. Кальций-регулируемые фотопротеины морских кишечнополостных / Е.С. Высоцкий, С.В. Маркова, Л.А. Франк // Молекулярная биология. 2006. - Т. 40, №3. - С. 404 - 417.

13. Галанин, М.Д. К вопросу о влиянии концентрации на люминесценцию растворов / М.Д. Галанин // ЖЭТФ. 1955. - Т.28, №4. - С.485 - 495.

14. Гительзон, И.И. Экологическая биофизика / И.И. Гительзон, В.А. Кратасюк, В.Н. Лопатин, А.А. Тихомиров, Л.А. Щур, B.C. Филимонов // Учебное пособие. М.: Логос. 2002. - Т.З, - 127с.

15. Гительзон И.И. Светящиеся бактерии / И.И. Гительзон, Э.К. Родичева, С.Е. Медведева // Новосибирск: Наука. 1984. - 298с.

16. Ермолаев, В. Л. Безызлучательный перенос энергии в конденсированных средах / В.Л. Ермолаев, Е.В. Бодунов, Е.В. Свешникова, Т.А. Шахвердов // Л.: Наука. 1977.

17. Журавлев, А.И. Спонтанная биохемилюминесценция животных тканей / А.И. Журавлев // Биохемилюминесценция. М.: Наука. 1983. - С. 3 - 30.

18. Илларионов, В. А. Клонирование и экспрессия кДНК кальций-активируемого фотопротеина из гидроидного полипа Obelia longissima / В.А. Илларионов, С.В. Маркова, B.C. Бондарь, Е.С. Высоцкий, И.И. Гительзон // Докл. Акад. наук. 1992. - Т. 326. - С.911-913.

19. Карнаухов, В.Н. Люминесцентный спектральный анализ клетки / В.Н. Карнаухов // М: Наука. 1978. - 204 с.

20. Кудряшева, Н.С. Изучение механизма биолюминесценции с помощью молекул тушителей / Н.С. Кудряшева, П.И. Белобров, В.А. Кратасюк, Д.Н. Шигорин // Красноярск: АН СССР, Сиб.отделение, Ин-т.физики им. Л.В.Киренского. 1991. - Т. 156Б. - 22 с.

21. Кудряшева, Н.С. Электронновозбужденные состояния при биолюминесценции / Н.С. Кудряшева, П.И. Белобров, В.А. Кратасюк, Д.Н. Шигорин // Докл.АН СССР. 1991. - Т.321, №4. - С.837 - 841.

22. Кудряшева, Н.С. Хемилюминесценция и биолюминесценция / Н.С. Кудряшева, В.А. Кратасюк, Е.Н. Есимбекова // Физико-химические основы биолюминесцентного анализа. Красноярск. 2000. - 154 с.

23. Лабас, Ю.А. Неразгаданная Дарвиным биолюминесценция / Ю.А. Лабас, А.В. Гордеева. // Природа. 2003. №.2 - С.25 - 31.

24. Левшин, Л.В. Практикум по спектроскопии / Л.В. Левшин // М.: Изд-во Московского университета. 1976. - 320 с.

25. Мельников, М.Я., Иванов В.Л. Экспериментальные методы химической кинетики. Фотохимия. // М.: Изд-во Московского университета. -2004.-125 с.

26. Михайленко, В.И. Разделение перекрытых ассиметричных полос / В.И. Михайленко, Ю.Р. Редкин // Ж. прикладн. спектроскопии. 1979. - Т. 31. Вып. 5. - С.919 - 921.

27. Немцева, Е.В. Механизм электронного возбуждения в биолюминесцентной реакции бактерий / Е.В. Немцева, Н.С. Кудряшева // Журн. Успехи химии. 2007. - Т. 76. - С. 101 - 112.

28. Плотников В.Г. Теоретические основы спектрально-люминесцентной систематики молекул//Успехи химии. 1980. - Т. 49, № 2. - С.327 - 361.

29. Шигорин, Д.Н. Систематика молекул по спектрально-люминесцентным свойствам и Периодический закон Менделеева / Д.Н. Шигорин // Журн.физ.химии. 1977. - Т. 51, №8. -С. 1894- 1919.

30. Шигорин, Д.Н. К систематике молекул. Закон гомологических рядов в изменении свойств молекул / Д.Н. Шигорин // Журн.физ.химии. 1980. - Т. 54, №8.-С. 1935- 1960.

31. Шигорин, Д.Н. Электронно-возбужденные состояния многоатомных молекул / Д.Н. Шигорин, Г.А. Валькова, Е.А. Гастилович // М.: Наука. 1993. - 495 с.

32. Яцимирский, К. Б. Рациональный спектрофотометрический метод определения состава и устойчивости комплексных соединений / К.Б. Яцимирский, Т.В. Мелькова // Спектроскопические методы в химии комплексных соединений М.-Л.:Химия. 1984. - С. 102 - 116.

33. Allen, D.G. Aequorin luminescence: relation of light emission to calcium concentration a calcium-independent component / D.G. Allen, J.R. Blinks, F.G. Prendergast // Science. - 1977. - V 195. - P. 996 - 998.

34. Ando, Y. Firefly bioluminescence quantum yield and colour change by pH-sensitive green emission / Y. Ando, К Niwa, N. Yamada, T. Enomoto, T. Irie, H. Kubota, Y. Ohmiya, H. Akiyama // J. Nature Photonics. 2008. - V 2. - P. 44-47.

35. Barros, M.P. Bioluminescence as a possible auxiliary oxygen detoxifying mechanism in elaterid larvae / M.P. Barros, E.J. Bechara // Free Radical in Biol. Med. 1998. - V. 24, № 5. - P. 767 - 777.

36. Blinks, J.R. Measurement of Ca"^ concentrations in living cells / J.R. Blinks, W.G. Wier, P. Hess, F.G. Prendergast // Prog. Biophys. Mol. Biol. 1982. -V.40.-P. 1-114.

37. Brini, M. Targeted recombinant aequorins: tools for monitoring Ca2+. in the various compartments of a living cell / M. Brini, P. Pinton, T. Pozzan, R. Rizzuto // Microsc. Res. Tech. 1999. - V. 46. - P. 380 - 389.

38. Campbell, A.K. Extraction, partial purification and properties of obelin, the calcium-activated luminescent protein from hydroid Obelia geniculata I A.K. Campbell // J. Biochemistry. 1974. - V. 143. - P. 4111 - 4418.

39. Campbell, A.K. Coelenterate photoproteins as indicators of cytoplasmic free Ca2+ in small cells / A.K. Campbell, R.L. Dormer, M.B. Hallet // Cell Calcium. -1985.-V 6.-P. 69-82.

40. Charbonneau, H. Amino acid sequence of the calcium-dependent photoprotein aequorin / H. Charbonneau, K.A. Walsh, K.O. McCann, F.G. Prendergast, M.J. Cormier, T.C. Vanaman // Biochemistry. 1985. - V 24. - P. 6762-6771.

41. Cormier, J. Evidence for similar biochemical requirements for bioluminescence among the coelenterates / J. Cormier, K. Hori, Y.D. Karkhanis,

42. J.M. Anderson, J.E. Wampler, J.G. Morin, J.W. Hastings // J. Cell. Physiol. -1973.-V. 81.-P. 291 -297.

43. Deng, L. Structural basis for the emission of violet bioluminescence from a W92F obelin mutant / L. Deng, E.S. Vysotski, Z.J. Lui, S.V. Markova, N.P. Malikova, J. Lee, J. Rose, B.C. Wang // J. FEBS Letters, 2001. V. 506. - P. 281 -285.

44. Dupriez, V.J. Aequorin-based functional assays for G-protein-coupled receptors, ion channels, and tyrosine kinase receptors / V.J. Dupriez, K. Maes, E.Le Poul, E. Burgeon, M. Detheux // Receptors Channels. 2002. - V. 8. - P. 319 -330.

45. El-Sayed, J. Spin-orbital coupling and radiationless process in nitrogen heterocycles / J. El-Sayed // J. Chem. Phys. 1963. - V. 12, N. 38. - P. 2834 -2838.

46. Fagan, T.F. Cloning, expression and sequence analysis of cDNA for the Ca(2+)-binding photoprotein, mitrocomin / T.F. Fagan, Y. Ohmiya, J.R. Blinks, S. Inouye, F.I. Tsuji // FEBS Lett. 1993. - V. 1. - P. 301 - 305.

47. Forster Th. Intermolecular energy migration and fluorescence / Th. Forster // An.Phys. 1948. - V. 2. - P. 55 - 75.

48. Haddok, S.H. Can coelenterates make coelenterazine? Dietary requirement for luciferin in cnidarian bioluminescence / S.H. Haddok, T.J. Rivers, B.H. Robison//Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001. - V 98. - P. 11148-11151.

49. Hastings, J.W. Bioluminescence / J.W. Hastings, T. Wilson // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1998. V. 14. - P. 197 - 230.

50. Head, J.F. The crystal structure of the photoprotein aequorin at 2.3 A resolution // J.F. Head, S. Inouye, K. Teranishi, O. Shimomura // Nature. 2000. -V. 405.-P. 372-376.

51. Heelis, P.F. The photophysical and photochemical properties of flavins (isoalloxazines) / P.F. Heelis // Chem. Soc.Rev. 1982. - V. 11. - P. 15 - 49.

52. Hirano, T. Bioluminescent properties of fluorinate semisynthetic aequorins / T. Hirano, Y. Ohmiya, S. Maki, H. Niwa, M. Ohashi // Tetrahedron Lett. -1998. -V. 39.-P. 5541 -5544.

53. Jeffrey, G.A. An introduction to hydrogen bonding / G.A. Jeffrey // New York: Oxford University Press. 1997. - 458 p.

54. Kendall, J.M. Engineering the Ca -activated photoprotein aequorin with reduced affinity for calcium / J.M. Kendall, G. Sala-Newby, V. Ghalaut, R.L.

55. Dormer, A.K. Campbell // BiocheT. Biophys. Res. Commun. 1992. - V. 187. - P. 1091 -1097.

56. Kozlova, O. A new short -term toxicity assay using Aspergillus awamori with recombinant aequorin gene / O. Kozlova, M. Zwinderman, N. Christofi // BMC Microbiol. 2005. - V.5. - P. 40.

57. Kudryasheva, N.S. Mechanisms of xenobiotics' effects on bacterial bioluminescence / N.S. Kudryasheva // Luminescence. 1999. - V. 14. - P. 199-200.

58. Kudryasheva, N.S. Upper electron-excited states in bioluminescence: experimental indication/ N.S. Kudryasheva, E.V.Nemtseva, Yu.P. Meshalkin, A.G. Sizykh // J. Luminescence. 2001. - V. 16. - P. 243 - 246.

59. Malikova, N. P. Spectral tuning of obelin bioluminescence by mutations of Trp92 / N.P. Malikova, G.A. Stepanyuk, L.A. Frank, S.V. Markova, E.S. Vysotski, J. Lee//FEBS Lett.-2003.-V. 554.-P. 184- 188.

60. Matthews, J.C. Substrate analogue binding properties of Renilla luciferase / J.C. Matthews, K. Hori, M.J. Cormier // J. Biochemistry. 1977. - V. 16. - P. 5217-5236.

61. McCapra, F. The chemiluminescence of Cypridina analogue / F. McCapra, Y.C. Chang // Chem. Commun. 1967. - P. 1011 - 1012.

62. McCapra, F. Chemical generation of excited states: The basis of chemiluminescence and bioluminescence / F. McCapra // Methods in Enzymology. -2000.-V 305.-P. 3-47.

63. Morin, J.G. Coelenterate bioluminescence / J.G. Morin; edited by L. Muscatine, H.M. Lenhoff // Coelenterate Biology: Reviews and New Perspectives. -New York: Academic press. 1974. - P. 397 - 438.

64. Ohmiya, Y. Two excited states in aequorin bioluminescence induced by tryptophan modification / Y. Ohmiya, M. Ohashi, F.I. Tsuji // FEBS Lett. 1992. -V. 301.-P. 197-201.

65. Shimomura, O. Extraction, purification and properties of aequorin, a bioluminescent protein from the luminous hydromedusan, Aequorea i O. Shimomura, F. H. Johnson, Y. Saiga // J. Cell. Сотр. Physiol. 1962. - V. 59. -P. 223-239.

66. Shimomura, О. Partial purification and properties of the Chaetopterus luminescence system / O. Shimomura, F.H. Johnson // Bioluminescence in progress. Princeton. - 1966. - P.495 - 521.

67. Shimomura, O. Calcium binding, quantum yield, and emitting molecule in aequorin bioluminescence / O. Shimomura, F.H. Johnson // Nature. 1970. - V. 227.-P. 1356- 1357.

68. Shimomura, O. Structure of the light-emitting moiety of aequorin / O. Shimomura, F.H. Johnson // Biochemistry. 1972. - V. 11. - P. 1602 - 1608.

69. Shimomura, O. Properties and reaction mechanism of the bioluminescence system of the deep-sea shrimp Oplophorus gracilorostris / O. Shimomura, T. Masugi, F.H. Johnson, Y. Haneda // J. Biochemistry. 1978. - V. 17. - P. 994 - 1001.

70. Shimomura, O. Bioluminescence in the sea: photoprotein systems / O. Shimomura // J. Symp. Soc. Exp. Biol. 1985. - V. 39. - P. 351 - 422.

71. Shimomura, O. Cause of spectral variation in the luminescence of semisynthetic aequorins / O. Shimomura // J. Biochemistry. 1995. - V. 306. - P. 537-543.

72. Shimomura, O. Light-emitters involved in the luminescence of coelenterazine / O. Shimomura, K. Teranishi // Luminescence. 2000. - V. 15. -P. 51-58.

73. Shimomura, O. Bioluminescence: Chemical Principles and Methods / O. Shimomura. Singapore: World Scientific Publishing Co., 2006. - p. 470.

74. Teranishi, K. Luminescence of imidazol,2-a.pyrazin-3(7H)-one compounds / K. Teranishi // J. Bioorganic Chemistiy. 2007. - V. 35. - P. 82 - 111.

75. Toma, S. The crystal structures of semi-synthetic aequorin / S. Toma, K.T. Chong, A. Nakagawa, K. Teranishi, S. Inouye, O. Shimomura // J. Protein Science. -2005. V. 14.-P. 409-416.

76. Tomilin, F.N. Quantum chemical study of mechanism of active photoprotein generation / F.N. Tomilin, L.U. Antipina, E.V. Eremeeva, S.G. Ovchinnikov, E.S. Vysotski // Luminescence. 2010. - V. 25. - P. 210 - 211.

77. Tsien, R.Y. New calcium indicators and buffers with high selectivity against magnesium and protons: design, synthesis, and properties of prototype structures / R.Y. Tsien // Biochemistry. 1980. - V. 19. - P. 2396 - 2404.

78. Tsuji, F.I. Molecular evolution of the Ca2+-binding photoproteins of the Hydrozoa / F.I. Tsuji, Y, Ohmiya, T.F. Fagan, H. Toh, S. Inouye // Photochem. Photobiol. 1995. - V. 62.-P. 657-661.

79. Turro, N.J. Modern molecular photochemistry / N.J. Turro // University Science Book: California. 1991. - 620 p.

80. Usami, K. Low-temperature photooxygenation of coelenterate luciferin analog synthesis and proof of 1,2-dioxetanone as luminescence intermediate / K. Usami, M. Isobe // Tetrahedron. 1996. - V. 52. - P. 12061 - 12090.

81. Vetrova E.V. N.S. Kudryasheva, К. H. Cheng. Effect of quinone on the fluorescence decay dynamics of endogenous flavin bound to bacterial luciferase // Biophysical Chemistry. 2009. - V. 141. - P. 59 - 65.04. 04

82. Villalobos, C. Mitochondrial Ca . oscillations driven by local high [Ca ] domains generated by spontaneous electric activity / C. Villalobos, L. Nunez, P. Chamero, M.T. Alonso, J. Garcia-Sancho // J. Biol. Chem. 2001. - V 276. - P. 40293 - 40297.

83. Vysotski, E.S. Violet bioluminescence and fast kinetics from W92F obelin: Structure-based proposals for the bioluminescence triggering and the identification of the emitting species / E.S. Vysotski, Z.J. Liu, S.V. Markova, J.R. Blinks, L.

84. Deng, L.A. Frank, M. Herko, N.P. Malikova, J.P. Rose, B.C. Wang, J. Lee // Biochemistry. 2003. - V. 42. - P. 6013 - 6024.

85. Vysotski, E.S. Ca2+-regulated photoproteins: structural insight into the bioluminescence mechanism / E.S. Vysotski, J. Lee // Acc. Chem. Res. 2004. -V37.-P. 405-415.

86. Ward, W.W. Extraction and purification of calcium-activated photoproteins from the ctenophores Mnemiopsis sp. and Beroe ovata / W.W. Ward, H.H. Seliger // Biochemistry. 1974. - V 13. - P. 1491 - 1499.

87. Wilson, T. Bioluminescence / T. Wilson, J.W. Hastings // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1998.-V 14.-P. 197-230.