Красноярск
Krasnoyarsk
Свет, испускаемый люминесцентными бактериями, может служить уникальным природным каналом передачи информации о процессах внутри отдельной клетки. При наличии высокочувствительного оборудования можно получить распределение клеток бактериальной культуры по интенсивности свечения, которая коррелирует с количеством люциферазы в клетках. При выращивании на богатых питательных средах интенсивность свечения отдельных клеток ярко светящихся штаммов люминесцентных бактерий Photobacterium leiogna thi и Ph. phosporeum достигает 104–105 квантов/с. Сигнал такой интенсивности может быть зарегистрирован с помощью чувствительного фотометрического оборудования. Все эксперименты проводились с бактериальными клонами – генетически однородными популяциями. Получена типичная динамика распределения светящихся бактериальных клеток по интенсивности свечения на различных стадиях периодического выращивания культуры в жидкой среде. Для описания экспериментальных распределений была построена феноменологическая модель, которая связывает излучение бактериальной клетки с историей событий на молекулярном уровне. Предложенная феноменологическая модель с минимальным числом подстроечных параметров (1.5) обеспечивает удовлетворительное описание сложного процесса формирования распределения клеток по интенсивности свечения на разных стадиях роста бактериальной культуры. Это может свидетельствовать о том, что структура модели описывает некоторые существенные процессы реальной системы. Поскольку в процессе деления все клетки проходят стадию отсоединения всех регуляторных молекул от молекулы ДНК, результирующие распределения можно отнести не только к люциферазе, но и к другим белкам конститутивного (и не только) синтеза.
The light emitted by a luminescent bacterium serves as a unique native channel of information regarding the intracellular processes within the individual cell. In the presence of highly sensitive equipment, it is possible to obtain the distribution of bacterial culture cells by the intensity of light emission, which correlates with the amount of luciferase in the cells. When growing on rich media, the luminescence intensity of individual cells of brightly luminous strains of the luminescent bacteria Photobacterium leiognathi and Ph. phosporeum reaches 104–105 quanta/s. The signal of such intensity can be registered using sensitive photometric equipment. All experiments were carried out with bacterial clones (genetically homogeneous populations). A typical dynamics of luminous bacterial cells distributions with respect to intensity of light emission at various stages of batch culture growth in a liquid medium was obtained. To describe experimental distributions, a phenomenological model that links the light of a bacterial cell with the history of events at the molecular level was constructed. The proposed phenomenological model with a minimum number of fitting parameters (1.5) provides a satisfactory description of the complex process of formation of cell distributions by luminescence intensity at different stages of bacterial culture growth. This may be an indication that the structure of the model describes some essential processes of the real system. Since in the process of division all cells go through the stage of release of all regulatory molecules from the DNA molecule, the resulting distributions can be attributed not only to luciferase, but also to other proteins of constitutive (and not only) synthesis.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.