Американские исследователи открыли механизм зеленой флуоресценции
кошачьих акул. Оказалось, что в роли поглотителей-излучателей выступают не
высокомолекулярные белки, как у большинства других флуоресцентных организмов, а
малые молекулы из ранее не описанного семейства бром-кинурининов, а в роли
световодов выступают чешуйки на коже акул. Кроме того, новые представители кинуридинов
обладают антибактериальными свойствами, пишут авторы в статье в iScience (новый журнал издательства CellPress).

Светящиеся живые организмы достаточно широко распространены
в природе. Их свечение может быть обусловлено как биолюминесценцией (которой обладают,
например, светящиеся в темноте грибы), для которой не нужен внешний источник
света, так и биофлуоресценцией, которая заключается в обратном излучении поглощенного
света с измененной длиной волны. К биофлуоресценции, как правило, способны
морские организмы, самые изученные из них — это медузы и кораллы, роль
флуорофоров у которых выполняют специальные белки. За открытие зеленого
флуоресцентного белка (GFP — green fluorescent protein)
медузы Aequorea victoria в 2008 году была
вручена Нобелевская премия по химии. Зеленый белок и его производные в
настоящее время широко используются в биологических экспериментах для мечения
клеточных компонентов.

В 2014 году команда Дэвида Грубера (David Gruber) из Американского
музея естественной истории (Нью-Йорк) показала, что большое количество видов
морских рыб также обладает способностью к биофлуоресценции. Лишь для немногих из
них был описан механизм, лежащий в основе этого явления — так, например, за
флуоресценцию японского угря оказался ответственным белок, связывающий жирные
кислоты (FABP).

В новой работе Грубер и Джейсон Кроуфорд (Jason Crawford) с химического факультета Йельского университета (США)
описали механизм биофлуоресценции кожи двух видов акул, который оказался отличным
от всех известных до этого. Биофлуоресценция акул оказалась обусловлена не
белками, а малыми молекулами — продуктами метаболизма триптофана.

Объектами исследования ученых стали калифорнийская
кошачьеголовая акула Cephaloscyllium ventriosum, населяющая
бассейн Тихого океана, и сетчатая кошачья акула Scyliorhinus retifer из западной части Атлантики. Ранее команда
Грубера выяснила, что в голубом свете, который преобладает на глубине обитания
акул, кожа этих рыб светится ярко-зеленым. При помощи набора спектрометрических
методов, например, масс-спектрометрии высокого разрешения и УФ-спектроскопии,
ученые идентифицировали в коже акул ранее не описанное семейство малых флуоресцентных
молекул — бром-содержащих кинуренинов.

У млекопитающих
производные кинуренинов обнаруживаются в нервной системе и, видимо, играют роль
сигнальных молекул. Однако, синтез этих молекул у акул, по всей видимости, происходит
по альтернативному пути, отличному от млекопитающих, и выполняет иные функции.
Возможно, бром-кинуренины играют роль УФ-фильтров, взаимодействуя с меланином в
коже акул. Кроме того, учитывая монохроматическое зрение акул, сама по себе
флуоресценция, вероятно, играет роль во внутривидовом взаимодействии рыб.

Так как кошачьи
акулы обитают на дне, ученые предположили, что бром-кинуренины также могут
защищать их кожу от донных бактерий. Действительно, в предварительном
эксперименте эти вещества оказались способны тормозить рост как
распространенной морской бактерии Vibrio parahaemolyticus, так
и метициллин-резистентного золотистого стафилококка.
В 2017 году южноамериканские исследователи обнаружили первый вид
флуоресцентных лягушек. Их свечение также оказалось обусловлено малыми
молекулами — производными дигидроизохинолинонов. Функции свечения у лягушек,
как и у акул, установлены не были, однако установлено, что флуоресцирующие
кораллы используют свое зеленое свечение, чтобы приманивать симбиотические
микроорганизмы.

Дарья Спасская