ЭФФЕКТЫ КОФЕЙНОЙ КИСЛОТЫ, ГИСПИДИНА И ОБНАРУЖЕННОГО СТИМУЛИРУЮЩЕГО КОМПОНЕНТА НА СВЕЧЕНИЕ МИЦЕЛИЯ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СИСТЕМЫ БАЗИДИОМИЦЕТА Neonothopanus nambi

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

In vivo установлено, что добавки кофейной кислоты и обнаруженного нами низкомолекулярного стимулятора биолюминесценции к мицелию светящегося гриба Neonothopanus nambi приводят к быстрому и значительному (на порядок и более) увеличению интенсивности его световой эмиссии. Высказано предположение, что наблюдаемый эффект активации грибного свечения может быть опосредован окислением добавляемых веществ ферментами лигнинолитического комплекса базидиомицетов (в частности, пероксидазами) с излучением квантов видимого света. В параллельных экспериментах in vivo показано, что добавки гиспидина (предшественника люциферина светящихся высших грибов) не влияют на интенсивность световой эмиссии мицелия. В то же время в исследованиях in vitro установлено, что кофейная кислота и обнаруженный низкомолекулярный стимулятор свечения не влияют на уровень светоизлучения выделенной из мицелия N. nambi ферментной люминесцентной системы в присутствии НАДФН и существенным образом подавляют реакцию излучения системы, активированной НАДФН и гиспидином. Совокупность полученных данных указывает на наличие в светящихся высших грибах разных биохимических путей генерации квантов видимого света с участием разных ферментов (или ферментных систем) и разных субстратов.

Об авторах

Н. О Ронжин

Институт биофизики СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН»

Email: roniol@mail.ru
Красноярск, Россия

Е. Д Посохина

Институт биофизики СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН»

Красноярск, Россия

В. М Ле

Кемеровский государственный университет

Кемерово, Россия

О. А Могильная

Институт биофизики СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН»

Красноярск, Россия

Ю. В Захарова

Кемеровский государственный медицинский университет

Кемерово, Россия

А. С Сухих

Кемеровский государственный университет

Кемерово, Россия

В. С Бондарь

Институт биофизики СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН»

Красноярск, Россия

Список литературы

  1. Chew A. L., Desjardin D. E., Tan Y. S., Musa M. Y., and Sabaratnam V. Bioluminescent fungi from Peninsular Malaysia – a taxonomic and phylogenetic overview. Fungal Divers., 70, 149–187 (2014). doi: 10.1007/s13225-014-0302-9
  2. Mihail J. D. Bioluminescence patterns among North American Armillaria species. Fungal Biol., 119, 528–537 (2015). doi: 10.1016/j.funbio.2015.02.004
  3. Desjardin D. E., Perry B. A., and Stevani C. V. New luminescent mycenoid fungi (Basidiomycota, Agaricales) from Sao Paulo State, Brazil. Mycologia, 108, 1165–1174 (2016). doi: 10.3852/16-077
  4. Oba Y. and Hosaka K. The luminous fungi of Japan. Journal of Fungi, 9 (6), 615 (2023). doi: 10.3390/jof9060615
  5. Shimomura O. Bioluminescence: chemical principles and methods (World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore, 2006).
  6. Desjardin D. E., Oliveira A. G., and Stevani C. V. Fungi bioluminescence revisited. Photochem. Photobiol. Sci., 7, 170–182 (2008). doi: 10.1039/B713328F
  7. Kobzeva T. V., Melnikov A. R., Karogodina T. Y., Zikirin S. B., Stass D. V., Molin Y. N., Rodicheva E. K., Medvedeva S. E., Puzyr A. P., Burov A. A., Bondar V. S., and Gitelson J. I. Stimulation of luminescence of mycelium of luminous fungus Neonothopanus nambi by ionizing radiation. Luminescence, 29 (7), 703–710 (2014). doi: 10.1002/bio.2656
  8. Brandl H. Luminescent wood in coal and ore mines – A historical review. Fungi Magazine, 4 (2), 5–9 (2011). doi: 10.5167/uzh-53631
  9. Vydryakova G. A., Van D. T., Shoukouhi P., Psurtseva N. V., and Bissett J. Intergenomic and intragenomic ITS sequence heterogeneity in Neonothopanus nambi (Agaricales) from Vietnam. Mycology, 3, 89–99 (2012). doi: 10.1080/21501203.2011.637085
  10. Oliveira A. G., Stevani C. V., Waldenmaier H. E., Viviani V., Emerson J. M., Loros J. J., and Dunlap J. C. Circadian control sheds light on fungal bioluminescence. Curr. Biol., 25 (7), 964–968 (2015). doi: 10.1016/j.cub.2015.02.021
  11. Desjardin D. E., Capelari M., and Stevani C. V. Bioluminescent Mycena species from Sao Paulo, Brazil. Mycologia, 99 (2), 317–331 (2007). doi: 10.3852/mycologia. 99.2.317
  12. Teranishi K. Localization of the bioluminescence system in the pileus of Mycena chlorophos. Luminescence, 31 (2), 594–599 (2016). doi: 10.1002/bio.3001
  13. Bondar V. S., Puzyr A. P., Purtov K. V., Petunin A. I., Burov A. E., Rodicheva E. K., Medvedeva S. E., Shpak B. A., Tyaglik A. B., Shimomura O., and Gitelzon I. I. Isolation of luminescence system from the luminescent fungus Neonothopanus nambi. Dokl. Biochem. Biophys., 455 (1), 56–58 (2014). doi: 10.1134/S1607672914020045
  14. Purtov K. V., Petushkov V. N., Baranov M. S., Mineev K. S., Rodionova N. S., Kaskova Z. M., Tsarkova A. S., Petunin A. I., Bondar V. S., Rodicheva E. K., Medvedeva S. E., Oba Y., Oba Y., Arseniev A. S., Lukyanov S., Gitelson J. I., and Yampolsky I. V. The Chemical Basis of Fungal Bioluminescence. Ang. Chem. Int. Ed., 54 (28), 8124–8128 (2015). doi: 10.1002/anie.201501779
  15. Oba Y., Suzuki Y., Martins G. N. R., Carvalho R. P., Pereira T. A., Waldenmaier H. E., Kanie S., Naito M., Oliveira A. G., Dorr F. A., Pinto E., Yampolsky I. V., and Stevani C. V. Identification of hispidin as a bioluminescent active compound and its recycling biosynthesis in the luminous fungal fruiting body. Photochem. Photobiol. Sci., 16 (9), 1435–1440 (2017). doi: 10.1039/c7pp00216e
  16. Kaskova Z. M., Dorr F. A., Petushkov V. N., Purtov K. V., Tsarkova A. S., Rodionova N. S., Mineev K. S., Guglya E. B., Kotlobay A., Baleeva N. S., Baranov M. S., Arseniev A. S., Gitelson J. I., Lukyanov S., Suzuki Y., Kanie S., Pinto E., Di Mascio P., Waldenmaier H. E., Pereira T. A., Carvalho R. P., Oliveira A. G., Oba Y., Bastos E. L., Stevani C. V., and Yampolsky I. V. Mechanism and color modulation of fungal bioluminescence. Sci. Adv., 3 (4), e1602847 (2017). doi: 10.1126/sciadv.1602847
  17. Puzyr A. P., Medvedeva S. E., Artemenko K. S., and Bondar V. S. Luminescence of cold extracts from mycelium of luminous basidiomycetes during long–term storage. Curr. Res. Env. Appl. Mycol., 7 (3), 227–235 (2017). doi: 10.5943/cream/7/3/9
  18. Kotlobay A. A., Sarkisyan K. S., Mokrushina Y. A., Marcet-Houben M., Serebrovskaya E. O., Markina N. M., Gonzalez Somermeyer L., Gorokhovatsky A. Y., Vvedensky A., Purtov K. V., Petushkov V. N., Rodionova N. S., Chepurnyh T. V., Fakhranurova L. I., Guglya E. B., Ziganshin R., Tsarkova A. S., Kaskova Z. M., Shender V., Abauov M., Abakumova T. O., Povolotskaya I. S., Eroshkin F. M., Zaraisky A. G., Mishin A. S., Dolgov S. V., MitiouchkinaT. Y., Kopantzev E. P., Waldenmaier H. E., Oliveira A. G., Oba Y., Barsova E., Bogdanova E. A., Gabaldon T., Stevani C. V., Lukyanov S., Smirnov I. V., Gitelson J. I., Kondrashov F. A., and Yampolsky I. V. Genetically encodable bioluminescent system from fungi. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 115 (50), 12728–12732 (2018). doi: 10.1073/pnas.1803615115
  19. Teranishi K. Bioluminescence and chemiluminescence abilities of trans-3-hydroxyhispidin on the luminous fungus Mycena chlorophos. Luminescence, 33 (7), 1235–1242 (2018). doi: 10.1002/bio.3540
  20. Puzyr A. P., Burov A. E., Medvedeva S. E., Burova O. G., and Bondar V. S. Two forms of substrate for the bioluminescent reaction in three species of basidiomycetes. Mycology, 10 (2), 84–91 (2019). doi: 10.1080/21501203.2019.1583688
  21. Garcia-Iriepa C., Losantos R., Fernandez-Martinez D., Sampedro D., and Navizet I. Fungal Light Emitter: Understanding Its Chemical Nature and pHDependent Emission in Water Solution. J. Org. Chem., 85 (8), 5503–5510 (2020). doi: 10.1021/acs.joc.0c00246
  22. Ronzhin N. O., Posokhina E. D., Mogilnaya O. A., and Bondar V. S. Finding the Light Emission Stimulator of Neonothopanus nambi Basidiomycete and Studying Its Properties. Dokl. Biochem. Biophys., 503, 80–84 (2022). doi: 10.1134/S1607672922020120
  23. Airth R. L. and McElroy W. D. Light emission from extracts of luminous fungi. J. Bacteriol., 77, 249–250 (1959). doi: 10.1128/jb.77.2.249-250.1959
  24. Airth R. L. and Foerster G. E. The isolation of catalytic components required for cell-free fungal bioluminescence. Arch. Biochem. Biophys., 97, 567–573 (1962). doi: 10.1016/0003-9861(62)90124-8
  25. Airth R. L. and Foerster G. E. Enzymes Associated with the Bioluminescence of Panus stipticus luminescens and Panus stipticus non-luminescens. J. Bacteriol., 88, 1372–1379 (1964). doi: 10.1128/jb.88.5.13721379.1964
  26. Oliveira A. G. and Stevani C. V. The enzymatic nature of fungal bioluminescence. Photochem. Photobiol. Sci., 8, 1416–1421 (2009). doi: 10.1039/B908982A
  27. Oliveira A. G., Desjardin D. E., Perry B. A., and Stevani C. V. Evidence that a single bioluminescent system is shared by all known bioluminescent fungal lineages. Photochem. Photobiol. Sci., 11 (5), 848–852 (2012). doi: 10.1039/c2pp25032b
  28. Mogilnaya O. A., Ronzhin N. O., and Bondar V. S. Estimating levels of light emission and extracellular peroxidase activity of mycelium of luminous fungus Neonothopanus nambi treated with β-glucosidase. Curr. Res. Environ. Appl. Mycol., 8 (1), 75–85 (2018). doi: 10.5943/cream/8/1/6
  29. Bondar V. S., Shimomura O., and Gitelson J. I. Luminescence of Higher Mushrooms. J. Sib. Fed. Univ. Biology, 5 (4), 331–351 (2012). doi: 10.17516/1997-13890127
  30. Bondar V. S., Rodicheva E. K., Medvedeva S. E., Tyulkova N. A., Tyaglik A. B., Shpak B. A., and Gitelson J. I. On the mechanism of luminescence of the fungus Neonothopanus nambi. Dokl. Biochem. Biophys., 449, 80–83 (2013). doi: 10.1134/S1607672913020075
  31. Teranishi K. Second bioluminescence-activating component in the luminous fungus Mycena chlorophos. Luminescence, 32 (2), 182–189 (2017). doi: 10.1002/bio.3165
  32. Teranishi K. A combination of NADHP and hispidin is not essential for bioluminescence in luminous fungal living gills of Mycena chlorophos. Luminescence, 32 (5), 866–872 (2017). doi: 10.1002/bio.3265

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024