Биолюминесцентные биотесты на основе светящихся бактерий

Abstract

Bioluminescent analysis is one of the most promising express methods for biologically monitoring the environment because the luminescent system is highly sensitive to even micro quantities of pollutants. Bioassays based on luminous bacteria give an integral estimation of toxicity and frequently surpass other known bioassays in speed, accuracy, sensitivity and simplicity. The enzymes of bacterial luminescent system are also used in developing highly sensitive analytical methods for practical purposes. This paper considers the main features of bacterial bioluminescence and isolated luminescent system, and also the applications of bioluminescence. One part reviews the investigations on the influence of different chemical substances on bacterial luminescence, development and using of bioluminescent bioassays, in particular some of them, in environmental monitoring of several regions in Russia. Luminous bacteria strains from the Culture Collection of Institute of Biophysics SB RAS (CCIBSO 836) are successfully used to produce new or improved bioassays based on lyophilized bacteria bearing the lux gene. Such bioassays are suitable for biotesting of water, air, soil, and the chemical substances used in everyday life. The «know-how» of kits for bioluminescent analysis and bioassays based on lyophilized natural luminous bacteria P.phosphoreum and recombinant Е.соli strain with cloned lux genes is developed. The bioluminescent assay has certificate and is recommended as an additional method of ecological monitoring in parallel with the other bioassays. The sensitivity of the bioassays developed in the IBP SB RAS is comparable to that of the foreign analogues Microtox^©TM, ToxAlert^©TM, etc.

Биолюминесцентный анализ является одним из наиболее перспективных экспрессных методов биологического мониторинга окружающей среды, поскольку люминесцентная система отличается высокой чувствительностью к микроколичествам загрязняющих веществ. Биотесты на основе светящихся бактерий дают интегральную оценку токсичности и часто превосходят другие известные биотесты в скорости, точности, чувствительности и простоте использования. Ферменты бактериальной люминесцентной системы также используются в разработке высокочувствительных аналитических методов для практических целей. В статье рассматриваются основные особенности бактериальной биолюминесценции как на уровне клетки, так и выделенных ферментов люминесцентной системы, а также применение биолюминесценции в различных сферах. Одна из частей статьи представляет собой обзор исследований о влиянии различных химических веществ на бактериальную люминесценцию, развитие и использование биолюминесцентных биотестов, в частности, даны некоторые примеры их использования в области экологического мониторинга в ряде регионов России. Светящиеся штаммы бактерий из Коллекции Культур Института биофизики СО РАН (CCIBSO 836) успешно применяются для создания новых или усовершенствованных биотестов на основе лиофилизированных бактерий, несущих lux гены. Такие биотесты находят применение для анализа загрязнения воды, воздуха, почвы. В изготовлении наборов реагентов для биолюминесцентного анализа из ферментов люминесцентной реакции и биолюминесцентных биотестов на основе природных лиофилизированных светящихся бактерий P.phosphoreum и рекомбинантного штамма Е.соli с клонированными lux генами используются авторские «ноу- хау». На биолюминесцентный биотест получен сертификат, и этот тест рекомендован в качестве дополнительного метода экологического мониторинга параллельно с другими биотестами. Чувствительность биотестов, разработанных в ИБФ СО РАН сопоставима с зарубежными аналогами Microtox^©TM, ToxAlert^©TM и т.д.