Биолюминистентные микроорганизмы

, Newark, DE.), в качестве тест-организма используют бактерий Vibriofischeri (Bond, 2005).Био-тест представляет собой лиофильно высушенные бактерии помещенные в специальное устройство. При этом чувствительность бактерий к микотоксинам сохраняется в течение 5 ч и что даже выше, чем в свежей суспензии клеток (Кудряшева, 2002). Как указывает Шмырина (Шмырина, 2000) со ссылкой на Kaizer (1990) в научной литературе широко представлены данные об изучении индивидуальных химических соединений разных классов на люминесценцию бактерий в тесте «Microtox», упоминается более чем о 300 веществах и соединениях, также выявлена высокая степень корреляции с биотестами на основе эукариот. В Российской Федерации в качестве тест-объекта используются препараты лиофилизированных люминесцентных бактерий или ферментные системы из этих бактерий серии «Эколюм» (Алешина, 2011; Трутяева, 2017). Тест-система относится к группе репортерных и создана на основе микроорганизмов Escherichiacoli несущих гибридную плазмиду pUC19 с клонированными luxCDABE генами P. leiognathi 54D10. Биосенсоры представляют собой лиофилизированные культуры люминесцентных бактерий с исходным содержанием бактериальных клеток около 109 КОЕ/мл, содержащиеся в вакууме или в среде инертных газов в специальных стеклянных флаконах, работает в комплексе с портативным измерительным прибором - люминометром «Биотокс-10» (Алешина, 2011). Восстановленные в растворе NaCl бактерии имеют постоянный уровень свечения в течение 5 ч (Кудряшева, 2002).В новосибирском Академгородке разработан препарат «Микробиосенсор В17 677F», который уже прошел широкие лабораторные испытания (Шмырина, 2000). Биотесты на основе люминесцирующих бактерий использую также для выявления и идентификация возбудителей инфекционных заболеваний, что говорит о том, что данный метод высокочувствителен(Brock, 2012). Однако у метода бактериальной биолюминесценции существуют и недостатки, которые считаем необходимо указать. В процессе роста бактерий у них меняются характеристики, иногда значительно, как уже указывалось выше фаза роста очень важна для чувствительности и точности анализа.Существует постоянная необходимость поддержания тестовой культуры бактерий, способной сохранять постоянной интенсивность свечения в течение хотя бы 2-3 часов. И здесь опять же возвращаемся к штамму, условиям культивирования бактерий, количеству бактерий, взятых для анализа, так как от этих параметров очень сильно зависит удельная интенсивность свечения культуры, и естественно итоговый результат. Причем сложности возникают не только при получении культуры с длительным (сутки и более) постоянным свечением, но и в поддержании постоянства характеристик бактерий в музейной культуре(Кудряшева, 2002). Кудряшева (Кудряшева, 2002) приходит к выводу, что подобное случается скорее всего, из-запробелов в знаниях в области физиологии фотобактерий, понимания естественных функций биолюминесценции и роли ее в природных экосистемах и для самих микроорганизмов. В связи с этим меры по поддержанию постоянных характеристик бактерий носят случайный характер, и достаточно часто случается так, что штаммы светящихся бактерий теряют способность светиться в коллекциях спустя 3-4 года после выделения их из природной экосистемы.Таким образом, бактериальная биолюминесценция это один из перспективных экспресс-методов неинвазивного анализа, использующийся в диагностических и аналитических целях. Плюсами является быстрота получения результатов, оценка влияния отдельных токсикантов и их суммы, возможность приборной регистрации данных. Из минусов сложность поддержания длительного свечения, определенные параметры среды, штаммов, и фаза развития фотобактерий, которые могут оказывать погрешность на результат. Данный вид анализа широко используется в экологических и медицинских исследованиях. ЗаключениеБиолюминесценцией называют способность живых организмов к испусканию света, это частный случай хемилюминесценции, запускаемый ферментами, в частности люциферазой.Функции свечения для фотобактерий до настоящего времени не установлены, существует несколько точек зрения, ни одна не признана единственно верной. Синтез веществответственных за люминесценцию, в большой степени определяется составом среды, поэтому свечение бактерий возможно только в присутствии кислорода и осуществляется совместно с аэробным дыханием, также необходимо наличие восстановленного флавинмононуклеотида, молекулярного кислорода, длинноцепочного альдегида и фермента люцифераза.Толкьо при условиии наличия всех факторов, а также определенных параметров рН среды, температуры и т.д. люминесцирующие бактерии будут испускать свет.Отметим важную особенность фотобактерий, в присутствии различных токсикантов, интенсивность свечения значительно снижается, что положено в основу диагностических и аналитических методов анализа при помощи биолюминисцентных систем. В настоящее время бактериальную биолюминесценциюназывают очень перспективным экспресс-методомнеинвазивного анализа. Плюсами которого являются быстрота получения результатов, возможность оценки влияния отдельных токсикантов, а также их суммы, возможность приборной регистрации данных, дают возможность проводить анализ в режиме реального времени. Отмечается, что подобные биотесты позволяют получить количественную меру токсичности, и по быстродействию (, простоте использования, точности и чувствительности значительно превосходят биотесты использующие другие организмы.Однако не обошлось и без минусов, в числе которых часто выделяют сложность поддержания длительного свечения, определенные параметры среды, штаммов, и фаза развития фотобактерий, которые могут оказывать погрешность на результат. Данный вид анализа широко используется в экологических и медицинских исследованиях.Таким образом, биолюминисцирующие бактерии играют важную роль, на современном этапе развития науки, кроме того, что они сами являются интересным объектом исследования, так как еще остается ряд вопросов по физиологии, их использование в биотестах позволяет исследовать многие вопросы в медицине, и экологии. Список использованных источниковАлескерова, Л.Э. Люминесцентные биосенсоры на основе иммобилизованных в криогеле поливинилового спирта фотобактерий: автореф. дис. на соиск. уч. степ. к.б.н. (03.02.03) / Лейла ЭльшадовнаАлескерова. – 2014. – {Электронный ресурс}. – Режим доступа:https://www.dissercat.com/content/lyuminestsentnye-biosensory-na-osnove-immobilizovannykh-v-kriogele-polivinilovogo-spirta-fot. Алешина, Е.С. Методы биолюминесцентного тестирования: методические указания к лабораторному практикуму / Е.С. Алешина, И.Ф. Каримов, Д.Г. Дерябин; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2011. – 56 с.Деева, А. Микроскопическое свечение космического масштаба / А. Деева. – 2015. – {Электронный ресурс}. – Режим доступа: https://biomolecula.ru/articles/mikroskopicheskoe-svechenie-kosmicheskogo-masshtaba. Дерябин, Д.Г. Бактериальная биолюминесценция: фундаментальные и прикладные аспекты / Д. Г. Дерябин. - Москва : Наука, 2009. - 245, [1] с. : ил.Колобов, М.Ю. Бактериальная биолюминесценция и lux-биосенсоры / М.Ю. Колобов. – 2015. – {Электронный ресурс}. – Режим доступа:http://hydro.bio.msu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=225&Itemid=118. Кудряшева, Н.С. Физико-химические основы биолюминесцентного анализа: Учеб.пособие / Н.С. Кудряшева, В.А.Кратасюк, Е.Н. ЕсимбековаКраснояр. гос.ун-т. - Красноярск, 2002. - 154 с.Медведева, С.Е. История исследований биолюминесценции светящихся бактерий и грибов в ИБФ СО РАН на базе Коллекции культур ИБСО / С.Е. Медведева. – 2018. – {Электронный ресурс}. – Режим доступа: http://www.ibp.ru/collection/istoriya-kollecii-kultur-ibso.pdf.Нетрусов, А.И. Микробиология: теория и практика в 2 ч. Часть 1 : учебник для вузов / А. И. Нетрусов, И. Б. Котова. — Москва : Издательство Юрайт, 2020. — 315 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-03805-7. — Текст : электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. — {Электронный ресурс}. – Режим доступа: https://urait.ru/bcode/450147. Родичева, Э.К. Биолюминесцентные биотесты на основе светящихся бактерий для экологического мониторинга/ Э.К. Родичева, А.М. Кузнецов, С.Е. Медведева // Вестник ОГУ. – 2004. – №5. – С. 96-100.Сафронюк, С.Л. Использование биолюминесцентых бактерий для оценки антибиотических эффектов лекарственных препаратов / С. Л. Сафронюк, Ю. Ю. Гавриченко, А. М. Кацев // Вестник ВГУ. Серия: химия. биология. Фармация. – 2018. – № 1. – С. 194-203.Трутяева, А.С. Применение метода биолюминесценции для оценки качества воды / А.С. Трутяева // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2017. – №5 (2015). – С. 74-77.Федорова, Е.С. Биолюминисцентный мониторинг процессов детоксикации растворов органических соединений: автореф. дис. на соиск. уч. степ. к.б.н. (03.01.02) / Елена Сергеевна Федорова. Пущино: 2011. – 24 с.Шмырина, И.Л. Люминесцентный микробиотест: возможные пути его оптимизации и расширение сферы использования: автореф. дис. на соиск. уч. ст. к.б.н. (03.00.07) / Ирина Леонидовна Шмырина. – 2000. –— {Электронный ресурс}. – Режим доступа: https://www.dissercat.com/content/lyuminestsentnyi-mikrobiotest-vozmozhnye-puti-ego-optimizatsii-i-rasshirenie-sfery-ispolzova. Bond, G.P. Encyclopedia of Toxicology (Second Edition) / G.P. Bond, J. Martin. – 2005. — {Электронныйресурс}. – Режимдоступа: https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/bioluminescent-bacteria. Brock, M. Application of Bioluminescence Imaging for In Vivo Monitoring of Fungal Infections /M. Brock // International Journal of Microbiology. – 2012. – {Электронныйресурс}. – Режимдоступа: https://www.hindawi.com/journals/ijmicro/2012/956794/.Ding, S. S. Measuring C. elegans spatial foraging and food intake using bioluminescent bacteria / S. S. Ding, K. S. Sarkisyan, A. E. X. Brown. – bioRxiv. – 2019. – {Электронныйресурс}. – Режимдоступа: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/759928v1.article-metrics. Huang, X.Treating triple-negative breast cancer by a combination of rapamycin and cyclophosphamide: An in vivo bioluminescence imaging study /X.Huang // European Journal of Cancer. – 2010. – {Электронныйресурс}. – Режимдоступа:https://www.academia.edu/48203821/Treating_triple_negative_breast_cancer_by_a_combination_of_rapamycin_and_cyclophosphamide_An_in_vivo_bioluminescence_imaging_study. KotlobayA.A. Genetically encodable bioluminescent system from fungi / A.A. Kotlobay.K.S. Sarkisyan, Y.A. Mokrushina, M. Marcet-Houben, E.O. Serebrovskaya & et. – 2018. – {Электронныйресурс}. – Режимдоступа:https://www.pnas.org/content/115/50/12728. Mirasoli, M. Recent advancements in chemical luminescence-based lab-on-chip and microfluidic platforms for bioanalysis / M. Mirasoli, M. Guardigli, E. Michelini, A. Roda // J Pharm Biomed Anal. – 2014.– Vol. 87. – p. 36-52.Medvedeva, S.E. Bioluminescent bioassays based on luminous bacteria / S.E. Medvedeva, N.A. Tyulkova, -A. M. Kuznetsov, E.K. Rodicheva // ЖурналСФУ. Биология. – 2009. – №4. – p. 418-452. Neiditch, M.B. Methods in Enzymology / M.B. Neiditch, F.M. Hughson. – 2007. – {Электронныйресурс}. – Режимдоступа: https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/bioluminescent-bacteria. Pringgenies D. Isolation and Identification of Symbiont Microorganisms from Bioluminescent Marine Life / Pringgenies, D., K. Dewi, P. Apriliyani // Annual Research & Review in Biology. – 2019. – Vol. 33 (2). – p. 1-16. Roda, A. Biotechnological applications of bioluminescence and chemiluminescence / A. Roda, P. Pasini, M. Mirasoli, E. Michelini, M. Guardigli // Trends Biotechnol. – 2004. – Vol. 22(6). – p. 295-303.Salihu, A. Bacterial bioluminescence / A. Salihu. – 2019. — {Электронныйресурс}. – Режимдоступа: https://www.researchgate.net/publication/337159685_BACTERIAL_BIOLUMINESCENCE. Tyulkova, A. Bacterial bioluminescence and its application. Bioluminescence in Focus - A Collection of Illuminating Essays /N.A. Tyulkova, S. Medvedeva, E. Rodicheva, A. Kuznetsov. – 2009. – {Электронныйресурс}. – Режимдоступа: https://www.researchgate.net/publication/269396385_3_Bacterial_bioluminescence_and_its_application. Waldenmaier, H.E. Thoughts on the diversity of convergent evolution of bioluminescence on earth / H. E. Waldenmaier, A.G. Oliveira, C.V. Stevani. – 2012. –{Электронныйресурс}. – Режимдоступа: https://www.cambridge.org/core/journals/international-journal-of-astrobiology/article/abs/thoughts-on-the-diversity-of-convergent-evolution-of-bioluminescence-on-earth/4612B29DD0868EA0B6F9B57E2C5A93E1.