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Saense

Pesquisadores da UFSCar obtêm bioluminescência vermelha mais eficiente

Publicado em 12 fevereiro 2021

Por José Tadeu Arantes, da Agência FAPESP

Pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) desenvolveram um novo sistema luciferina-luciferase emissor de luz vermelha distante mais eficiente do que os disponibilizados comercialmente. Artigo a respeito foi publicado no International Journal of Molecular Sciences.

O estudo recebeu apoio da FAPESP por meio do Projeto Temático “ Bioluminescência de artrópodes: diversidade biológica em biomas brasileiros; origem bioquímica; evolução estrutural/funcional de luciferases; diferenciação molecular das lanternas; aplicações biotecnológicas, ambientais e educacionais ”, coordenado pelo bioquímico Vadim Viviani , professor da UFSCar.

“Obtivemos um novo sistema luciferase-luciferina que produz luz no vermelho distante, na faixa de 650 nanômetros. E emite a mais brilhante bioluminescência já reportada nessa faixa do espectro. É um resultado altamente promissor para o imageamento de processos biológicos e patológicos em tecidos de mamíferos”, diz Viviani à Agência FAPESP.

As luciferases são enzimas que catalisam a oxidação de luciferinas, compostos presentes em alguns animais, algas e fungos. A reação de oxidação é responsável pelo fenômeno da bioluminescência, que consiste na emissão de luz, em comprimentos de onda que variam do azul ao vermelho.

O sistema luciferina-luciferase de vagalumes tem sido amplamente utilizado para imageamento de culturas de células ou de modelos animais vivos, possibilitando, por exemplo, monitorar a proliferação de metástases e as respostas dos tumores aos tratamentos. E também processos de infecção viral e o efeito de diferentes candidatos a fármacos sobre os vírus – inclusive o novo coronavírus.

“Para imageamento de processos biológicos ou patológicos em tecidos de mamíferos, a bioluminescência vermelha é a preferida, devido à baixa absorção da luz de comprimentos de onda mais longos pela hemoglobina, a mioglobina e a melanina, presentes nesses tecidos. E a detecção torna-se melhor ainda nas faixas do vermelho distante [FR, do inglês far red)] ou do infravermelho próximo [NIR, do inglês near infrared]. Porém, não existe nenhum sistema bioluminescente que naturalmente emita nessa faixa do vermelho distante”, informa Viviani.

“Algumas formas geneticamente modificadas da luciferase e análogos sintéticos das luciferinas naturais já são produzidos comercialmente. Em combinação, geram luz de comprimentos de onda tão longos quanto 700 nanômetros. Mas a intensidade luminosa produzida por estes sistemas artificiais é, em geral, muito mais baixa e de curta duração do que os sistemas bioluminescentes naturais”, acrescenta o pesquisador.

O que ele e seus colaboradores fizeram foi utilizar engenharia genética para modificar a única luciferase naturalmente emissora de luz vermelha, a luciferase da “larva trenzinho” (Phrixothrix hirtus), clonada por Viviani duas décadas atrás. E combiná-la com análogos de luciferina sintetizados por colegas da University of Electro-Communications, de Tóquio, no Japão. Assim, desenvolveram um novo sistema luciferina-luciferase emissor de luz vermelha distante bem mais eficiente.

“Nossa melhor combinação produz luz no vermelho distante, na faixa de 650 nanômetros, três vezes mais brilhante do que a luciferase e luciferina naturais, cerca de mil vezes mais brilhante do que a mesma luciferase com o análogo comercial”, afirma o pesquisador.

“Além do comprimento de onda longo e do brilho intenso, nossa combinação apresenta maior estabilidade térmica e penetrabilidade através da membrana celular. E, principalmente, produz uma bioluminescência mais contínua, que leva no mínimo uma hora para decair – o que favorece muito o processo de imageamento em tempo real de processos biológicos e patológicos”, prossegue.

O trabalho é uma continuidade da tese de doutorado recentemente defendida por Vanessa Bevilaqua , sobre o efeito de análogos de luciferina sintéticos na luciferase vermelha de Phrixotrix, e contou com a participação do doutorando Daniel Sousa e do bolsista de iniciação científica Gabriel Pelentir , além dos colaboradores japoneses Michio Kakiuchi e Takashi Hirano.

O artigo A very bright far-red bioluminescence emitting combination based on engineered railroad worm luciferase and 6'-amino-analogs for bioimaging purposes pode ser acessado em www.mdpi.com/1422-0067/22/1/303 .

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Como citar este texto: Agência FAPESP. Pesquisadores da UFSCar obtêm bioluminescência vermelha mais eficiente. Texto de José Tadeu Arantes. Saense. https://saense.com.br/2021/02/pesquisadores-da-ufscar-obtem-bioluminescencia-vermelha-mais-eficiente/. Publicado em 12 de fevereiro (2021).

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