Сцинтиллон

Сцинтиллоны — небольшие структуры в цитоплазме , излучающие свет . Среди биолюминесцентных организмов только динофлагелляты имеют сцинтиллоны.

Описание

Световое производство динофлагеллят

Морские динофлагелляты ночью могут излучать синий свет за счет биолюминесценции — процесса, также называемого «фосфоресценцией морей». Производство света в этих одноклеточных организмах производится небольшими структурами в цитоплазме, называемыми сцинтиллонами . Среди биолюминесцентных организмов только динофлагелляты имеют сцинтиллоны. У динофлагеллят биохимическая реакция, вызывающая свет, включает катализируемое люциферазой окисление линейного тетрапиррола, называемого люциферином . ^{[ 1 ]} Динофлагеллята Lingulodinium polyedra (ранее называвшаяся Gonyaulax polyedra ) также содержит второй белок, называемый люциферин-связывающим белком (LBP). ^{[ 2 ]} это было предложено для защиты люциферина от нелюминесцентного окисления. Люциферин высвобождается из LBP при снижении pH , и такое же снижение pH также активирует люциферазу. ^{[ 3 ]} Производство света у динофлагеллят происходит в биолюминесцентных органеллах, называемых сцинтиллонами, и может стимулироваться перемешиванием окружающей морской воды.

Использование термина сцинтиллон

Название сцинтиллон впервые было использовано для описания цитоплазматических частиц, выделенных из биолюминесцентных видов динофлагеллят, которые были способны производить вспышку света в ответ на снижение pH. ^{[ 4 ]} Сцинтиллоны впервые были обнаружены у L.polyedra методом флуоресцентной микроскопии. ^{[ 5 ]} где они выглядят как маленькие синие точки близко к поверхности клетки. Эта синяя флуоресценция обусловлена присутствием субстрата реакции биолюминесценции, природной флуоресцентной молекулы, называемой люциферином. ^{[ 6 ]} Когда светообразование стимулируется добавлением разбавленной кислоты к клеткам под микроскопом, место светообразования соответствует расположению сцинтиллонов. Кроме того, естественная флуоресценция люциферина снижается после реакции образования света. ^{[ 5 ]}

Наблюдение после заморозки

Клетки, наблюдаемые под электронным микроскопом после метода, включающего быстрое замораживание клеток с последующей заменой воды полимером (фиксация/замещение замораживанием быстрого замораживания), содержат большое количество электронно-плотных тел по периферии клетки. ^{[ 7 ]} Эти структуры соответствуют по размеру и местоположению флуоресцентным тельцам, которые, по их излучению света, являются сцинтиллонами, и они демонстрируют колокализацию мечения антилюциферазы и анти-LBP, что означает, что в структурах обнаружены оба биолюминесцентных белка. ^{[ 8 ]} Сцинтиллоны выглядят как цитоплазматические капли, висящие в вакуолярном пространстве, так как они почти полностью окружены вакуолярной мембраной. Эта структура привела к предположению, что потенциалзависимый протонный канал в вакуолярной мембране может обеспечивать распространение потенциала действия вдоль вакуолярной мембраны. ^{[ 7 ]} Это, в свою очередь, позволило бы протонам войти в цитоплазму вокруг всех сцинтиллонов в клетках практически одновременно, производя интенсивную, но короткую вспышку света. Впоследствии у динофлагеллят были идентифицированы потенциалзависимые протонные каналы, что подтвердило их предсказанное существование. ^{[ 9 ]}

Изменение излучаемости света с течением времени

Сцинтиллоны были тщательно очищены из L.polyedra центрифугированием , и эти очищенные препараты сцинтиллонов содержат люциферазу и белок , связывающий люциферин, в качестве единственных обнаруживаемых белковых компонентов. ^{[ 10 ]} Количество люциферазы, ^{[ 11 ]} ЛБП ^{[ 12 ]} и люциферин ^{[ 13 ]} все они меняются в течение суточного (циркадного) периода, как и количество сцинтиллонов в клетке. ^{[ 14 ]} Эти наблюдения позволяют предположить, что циркадный контроль биолюминесценции включает ежедневный синтез и деградацию люциферазы и LBP. При синтезе эти два белка агрегируют вместе и мигрируют к мембране вакуоли, где LBP связывает люциферин, и сцинтиллоны приобретают способность излучать свет при стимуляции.

Разнообразие разных видов

Сцинтиллоны неодинаковы у разных видов. Сцинтиллоны, выделенные из динофлагеллят, принадлежащих к роду Pyrocystis, таких как P. lunula (ранее Dissodinium lunula ) или P. noctiluca , менее плотны, чем у L. polyedra , и не содержат LBP. ^{[ 15 ]} Мало что известно о структуре или составе сцинтиллонов у других видов, кроме L.polyedra .

Ссылки

^ Накамура, Х.; Киши, Ю.; Шимомура, О.; Морс, Д.; Гастингс, JW (9 января 1990 г.). «ХимИнформ Резюме: Структура люциферина динофлагелляты и продуктов его ферментативного и неферментативного окисления воздухом». ХимИнформ . 21 (2): нет. дои : 10.1002/chin.199002330 . ISSN 1522-2667 .
^ Фогель, М.; Гастингс, JW (январь 1971 г.). «Субстрат-связывающий белок в реакции биолюминесценции Gonyulax». Архив биохимии и биофизики . 142 (1): 310–321. дои : 10.1016/0003-9861(71)90289-x . ISSN 0003-9861 . ПМИД 5545485 .
^ Морс, Д.; Паппенхаймер, AM; Гастингс, JW (15 июля 1989 г.). «Роль люциферин-связывающего белка в циркадной биолюминесцентной реакции Gonyulax polyedra» . Журнал биологической химии . 264 (20): 11822–11826. дои : 10.1016/S0021-9258(18)80139-9 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 2745419 .
^ ДеСа, Р.; Гастингс, JW (январь 1968 г.). «Характеристика сцинтиллонов. Биолюминесцентные частицы морской динофлагелляты Gonyaulax polyedra» . Журнал общей физиологии . 51 (1): 105–122. дои : 10.1085/jgp.51.1.105 . ISSN 0022-1295 . ПМК 2201157 . ПМИД 5642469 .
^ Jump up to: ^а ^б Джонсон, Швейцария; Иноуэ, С.; Флинт, А.; Гастингс, JW (май 1985 г.). «Компартментализация биолюминесценции водорослей: автофлуоресценция биолюминесцентных частиц в динофлагелляте Gonyulax, изученная с помощью видеомикроскопии с усиленным изображением и проточной цитометрии» . Журнал клеточной биологии . 100 (5): 1435–1446. дои : 10.1083/jcb.100.5.1435 . ISSN 0021-9525 . ПМК 2113859 . ПМИД 4039325 .
^ Данлэп, Джей Си; Гастингс, JW (17 февраля 1981 г.). «Биохимия биолюминесценции динофлагеллят: очистка и характеристика люциферина динофлагеллят из Pyrocystis lunula». Биохимия . 20 (4): 983–989. дои : 10.1021/bi00507a052 . ISSN 0006-2960 . ПМИД 7194111 .
^ Jump up to: ^а ^б Николас, Монтана; Джонсон, Швейцария; Бассо, Дж. М.; Гастингс, JW (сентябрь 1985 г.). «Иммунозолотое мечение органелл биолюминесцентной динофлагелляты Gonyaulax polyedra антителами против люциферазы». Международные отчеты по клеточной биологии . 9 (9): 797–802. дои : 10.1016/0309-1651(85)90098-0 . ISSN 0309-1651 . ПМИД 3899376 .
^ Николя, Мари-Тереза; Морс, Д.; Бассо, Жан-Мари; Гастингс, Дж. Вудленд (1 июня 1991 г.). «Колокализация люциферин-связывающего белка и люциферазы на сцинтиллонах Gonyaulax polyedra, выявленная с помощью двойного иммуномечения после фиксации быстрым замораживанием». Протоплазма . 160 (2–3): 159–166. дои : 10.1007/bf01539967 . ISSN 0033-183X . S2CID 1417755 .
^ Смит, Сьюзен М.Э.; Морган, Дери; Мюссе, Борис; Черный Владимир Владимирович; Плейс, Аллен Р.; Гастингс, Дж. Вудленд; Декурси, Томас Э. (1 ноября 2011 г.). «Потенциал-управляемый протонный канал в динофлагелляте» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (44): 18162–18167. Бибкод : 2011PNAS..10818162S . дои : 10.1073/pnas.1115405108 . ISSN 1091-6490 . ПМК 3207696 . ПМИД 22006335 .
^ Дежарден, М.; Морс, Д. (март 1993 г.). «Полипептидные компоненты сцинтиллонов, органеллы биолюминесценции динофлагелляты Gonyulax polyedra». Биохимия и клеточная биология . 71 (3–4): 176–182. дои : 10.1139/o93-028 . ISSN 0829-8211 . ПМИД 8398076 .
^ Джонсон, Швейцария; Робер, Дж. Ф.; Гастингс, JW (30 марта 1984 г.). «Циркадные изменения концентрации ферментов объясняют ритм активности ферментов гониулакса». Наука . 223 (4643): 1428–1430. Бибкод : 1984Sci...223.1428H . дои : 10.1126/science.223.4643.1428 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17746055 . S2CID 1488579 .
^ Морс, Д.; Милош, премьер-министр; Ру, Э.; Гастингс, JW (январь 1989 г.). «Циркадная регуляция биолюминесценции у гоньяулакса включает трансляционный контроль» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (1): 172–176. Бибкод : 1989ПНАС...86..172М . дои : 10.1073/pnas.86.1.172 . ISSN 0027-8424 . ПМК 286426 . ПМИД 2911566 .
^ Боде, ВК; Деса, Р.; Гастингс, JW (6 сентября 1963 г.). «Суточный ритм активности люциферина в Gonyulax polyedra». Наука . 141 (3584): 913–915. Бибкод : 1963Sci...141..913B . дои : 10.1126/science.141.3584.913 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17844013 . S2CID 11378699 .
^ Фриц, Л.; Морс, Д.; Гастингс, JW (февраль 1990 г.). «Циркадный ритм биолюминесценции гоньяулакса связан с ежедневными изменениями количества светоизлучающих органелл». Журнал клеточной науки . 95 (Часть 2) (2): 321–328. дои : 10.1242/jcs.95.2.321 . ISSN 0021-9533 . ПМИД 2196272 .
^ Шмиттер, Р.Э.; Ньюс, Д.; Сульцман, FM; Гуч, В.Д.; Гастингс, JW (январь 1976 г.). «Биолюминесценция динофлагеллят: сравнительное исследование компонентов in vitro». Журнал клеточной физиологии . 87 (1): 123–134. дои : 10.1002/jcp.1040870115 . ISSN 0021-9541 . ПМИД 1400 . S2CID 24918822 .

[1] Накамура, Х.; Киши, Ю.; Шимомура, О.; Морс, Д.; Гастингс, JW (9 января 1990 г.). «ХимИнформ Резюме: Структура люциферина динофлагелляты и продуктов его ферментативного и неферментативного окисления воздухом». ХимИнформ . 21 (2): нет. дои : 10.1002/chin.199002330 . ISSN 1522-2667 .

[2] Фогель, М.; Гастингс, JW (январь 1971 г.). «Субстрат-связывающий белок в реакции биолюминесценции Gonyulax». Архив биохимии и биофизики . 142 (1): 310–321. дои : 10.1016/0003-9861(71)90289-x . ISSN 0003-9861 . ПМИД 5545485 .

[3] Морс, Д.; Паппенхаймер, AM; Гастингс, JW (15 июля 1989 г.). «Роль люциферин-связывающего белка в циркадной биолюминесцентной реакции Gonyulax polyedra» . Журнал биологической химии . 264 (20): 11822–11826. дои : 10.1016/S0021-9258(18)80139-9 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 2745419 .

[4] ДеСа, Р.; Гастингс, JW (январь 1968 г.). «Характеристика сцинтиллонов. Биолюминесцентные частицы морской динофлагелляты Gonyaulax polyedra» . Журнал общей физиологии . 51 (1): 105–122. дои : 10.1085/jgp.51.1.105 . ISSN 0022-1295 . ПМК 2201157 . ПМИД 5642469 .

[:0-5] Jump up to: ^а ^б Джонсон, Швейцария; Иноуэ, С.; Флинт, А.; Гастингс, JW (май 1985 г.). «Компартментализация биолюминесценции водорослей: автофлуоресценция биолюминесцентных частиц в динофлагелляте Gonyulax, изученная с помощью видеомикроскопии с усиленным изображением и проточной цитометрии» . Журнал клеточной биологии . 100 (5): 1435–1446. дои : 10.1083/jcb.100.5.1435 . ISSN 0021-9525 . ПМК 2113859 . ПМИД 4039325 .

[6] Данлэп, Джей Си; Гастингс, JW (17 февраля 1981 г.). «Биохимия биолюминесценции динофлагеллят: очистка и характеристика люциферина динофлагеллят из Pyrocystis lunula». Биохимия . 20 (4): 983–989. дои : 10.1021/bi00507a052 . ISSN 0006-2960 . ПМИД 7194111 .

[:1-7] Jump up to: ^а ^б Николас, Монтана; Джонсон, Швейцария; Бассо, Дж. М.; Гастингс, JW (сентябрь 1985 г.). «Иммунозолотое мечение органелл биолюминесцентной динофлагелляты Gonyaulax polyedra антителами против люциферазы». Международные отчеты по клеточной биологии . 9 (9): 797–802. дои : 10.1016/0309-1651(85)90098-0 . ISSN 0309-1651 . ПМИД 3899376 .

[8] Николя, Мари-Тереза; Морс, Д.; Бассо, Жан-Мари; Гастингс, Дж. Вудленд (1 июня 1991 г.). «Колокализация люциферин-связывающего белка и люциферазы на сцинтиллонах Gonyaulax polyedra, выявленная с помощью двойного иммуномечения после фиксации быстрым замораживанием». Протоплазма . 160 (2–3): 159–166. дои : 10.1007/bf01539967 . ISSN 0033-183X . S2CID 1417755 .

[9] Смит, Сьюзен М.Э.; Морган, Дери; Мюссе, Борис; Черный Владимир Владимирович; Плейс, Аллен Р.; Гастингс, Дж. Вудленд; Декурси, Томас Э. (1 ноября 2011 г.). «Потенциал-управляемый протонный канал в динофлагелляте» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (44): 18162–18167. Бибкод : 2011PNAS..10818162S . дои : 10.1073/pnas.1115405108 . ISSN 1091-6490 . ПМК 3207696 . ПМИД 22006335 .

[10] Дежарден, М.; Морс, Д. (март 1993 г.). «Полипептидные компоненты сцинтиллонов, органеллы биолюминесценции динофлагелляты Gonyulax polyedra». Биохимия и клеточная биология . 71 (3–4): 176–182. дои : 10.1139/o93-028 . ISSN 0829-8211 . ПМИД 8398076 .

[11] Джонсон, Швейцария; Робер, Дж. Ф.; Гастингс, JW (30 марта 1984 г.). «Циркадные изменения концентрации ферментов объясняют ритм активности ферментов гониулакса». Наука . 223 (4643): 1428–1430. Бибкод : 1984Sci...223.1428H . дои : 10.1126/science.223.4643.1428 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17746055 . S2CID 1488579 .

[12] Морс, Д.; Милош, премьер-министр; Ру, Э.; Гастингс, JW (январь 1989 г.). «Циркадная регуляция биолюминесценции у гоньяулакса включает трансляционный контроль» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (1): 172–176. Бибкод : 1989ПНАС...86..172М . дои : 10.1073/pnas.86.1.172 . ISSN 0027-8424 . ПМК 286426 . ПМИД 2911566 .

[13] Боде, ВК; Деса, Р.; Гастингс, JW (6 сентября 1963 г.). «Суточный ритм активности люциферина в Gonyulax polyedra». Наука . 141 (3584): 913–915. Бибкод : 1963Sci...141..913B . дои : 10.1126/science.141.3584.913 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17844013 . S2CID 11378699 .

[14] Фриц, Л.; Морс, Д.; Гастингс, JW (февраль 1990 г.). «Циркадный ритм биолюминесценции гоньяулакса связан с ежедневными изменениями количества светоизлучающих органелл». Журнал клеточной науки . 95 (Часть 2) (2): 321–328. дои : 10.1242/jcs.95.2.321 . ISSN 0021-9533 . ПМИД 2196272 .

[15] Шмиттер, Р.Э.; Ньюс, Д.; Сульцман, FM; Гуч, В.Д.; Гастингс, JW (январь 1976 г.). «Биолюминесценция динофлагеллят: сравнительное исследование компонентов in vitro». Журнал клеточной физиологии . 87 (1): 123–134. дои : 10.1002/jcp.1040870115 . ISSN 0021-9541 . ПМИД 1400 . S2CID 24918822 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]