{"id":66370,"date":"2019-10-01T20:40:13","date_gmt":"2019-10-01T20:40:13","guid":{"rendered":"https:\/\/cnpem.br\/pesquisa-revela-como-larva-trenzinho-consegue-produzir-um-farol-vermelho\/"},"modified":"2019-10-01T20:40:13","modified_gmt":"2019-10-01T20:40:13","slug":"pesquisa-revela-como-larva-trenzinho-consegue-produzir-um-farol-vermelho","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/pesquisa-revela-como-larva-trenzinho-consegue-produzir-um-farol-vermelho\/","title":{"rendered":"Pesquisa revela como larva-trenzinho consegue produzir um \u201cfarol\u201d vermelho"},"content":{"rendered":"

Por Ag\u00eancia FAPESP<\/a> em 27\/09\/2019
\nRepercuss\u00e3o: Exame<\/a><\/p>\n

Andr\u00e9 Juli\u00e3o \u00a0– A larva do besouro Phrixothrix hirtus \u2013 popularmente conhecida como larva-trenzinho \u2013 \u00e9 um dos poucos organismos conhecidos capazes de produzir luz na cor vermelha, al\u00e9m de luz verde-amarelada, mais comum entre esp\u00e9cies bioluminescentes. Em artigo publicado<\/a> na revista Scientific Reports, pesquisadores brasileiros e japoneses descreveram como esse fen\u00f4meno ocorre.<\/p>\n

A investiga\u00e7\u00e3o foi conduzida com apoio<\/a> da FAPESP e envolveu equipes da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar), do Laborat\u00f3rio Nacional de Bioci\u00eancias do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNBio-CNPEM), em Campinas, e da University of Electro-Communications, no Jap\u00e3o.<\/p>\n

\u201cAs esp\u00e9cies bioluminescentes sintetizam uma enzima conhecida como luciferase, que catalisa a oxida\u00e7\u00e3o de pigmentos do tipo luciferina, produzindo oxiluciferina e luz. Nosso estudo revelou que a luciferase da larva-trenzinho apresenta uma altera\u00e7\u00e3o em seu s\u00edtio ativo, regi\u00e3o da enzima em que ocorre a rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica, e isso faz com que a luz vermelha, de menor energia, seja emitida\u201d, contou \u00e0 Ag\u00eancia FAPESP Vadim Viviani<\/a>, professor da UFSCar em Sorocaba e coordenador da pesquisa.<\/p>\n

Lanterna vermelha<\/p>\n

O grupo liderado por Viviani j\u00e1 havia descrito em um trabalho anterior que mudan\u00e7as no pH do meio ou a presen\u00e7a de metais pesados como o zinco podem fazer com que as luciferases de vagalumes, parentes pr\u00f3ximos da larva-trenzinho, produzam luz vermelha em vez de verde (leia mais em: revistapesquisa.fapesp.br\/2018\/12\/04\/verde-amarelo-ou-vermelho<\/a>).<\/p>\n

Agora, como parte do doutorado<\/a> de Vanessa Rezende Bevilaqua<\/a>, o grupo demonstrou como esse fen\u00f4meno ocorre naturalmente na larva-trenzinho. O trabalho integra o Projeto Tem\u00e1tico \u201cBioluminesc\u00eancia de Artr\u00f3podes<\/a>\u201d, financiado pela FAPESP.<\/p>\n

Como explicou Viviani, o P. hirtus apresenta, durante a fase larval, diversas lanternas verdes no dorso e uma vermelha na cabe\u00e7a, que serve para iluminar seu caminho no escuro. As luzes nas costas, segundo o pesquisador, t\u00eam a fun\u00e7\u00e3o de assustar predadores. Quando se tornam adultos, os machos perdem a lanterna vermelha e ficam apenas com duas verde-amareladas. J\u00e1 as f\u00eameas adultas mant\u00eam as duas cores.<\/p>\n

Para descobrir as intera\u00e7\u00f5es que resultam nesse tipo mais raro de bioluminesc\u00eancia, os pesquisadores brasileiros realizaram ao longo das \u00faltimas d\u00e9cadas a clonagem de v\u00e1rias luciferases e fizeram modifica\u00e7\u00f5es em alguns de seus amino\u00e1cidos por meio de ferramentas de engenharia gen\u00e9tica. J\u00e1 o grupo japon\u00eas liderado por Takashi Hirano, da University of Electro-Communications, sintetizou uma s\u00e9rie de luciferinas modificadas, que foram testadas por Bevilaqua em experimentos com as luciferases mutantes.<\/p>\n

Resultados dos testes in vitro mostraram que as luciferinas que apresentavam uma estrutura molecular maior foram as que melhor interagiram com a luciferase da larva-trenzinho, produzindo luz vermelha com mais efici\u00eancia. No entanto, elas n\u00e3o interagiram bem com as luciferases que produziam luz verde ou amarela.<\/p>\n

\u201cOs an\u00e1logos de luciferina que t\u00eam estrutura grande n\u00e3o encaixam bem nas luciferases que catalisam luz verde e amarela, que t\u00eam cavidade pequena no s\u00edtio ativo [local onde o substrato se encaixa]. Por outro lado, esses an\u00e1logos grandes interagem bem com a luciferase que catalisa a emiss\u00e3o de luz vermelha. Isso nos indicou que a luciferase da larva-trenzinho tem uma cavidade grande em uma parte do s\u00edtio ativo, maior que a observada na enzima de outras esp\u00e9cies bioluminescentes\u201d, disse Viviani.<\/p>\n

\u201cNesse ambiente mais frouxo e com mais mol\u00e9culas de \u00e1gua, a repuls\u00e3o eletrost\u00e1tica entre a mol\u00e9cula produto da rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica [oxiluciferina] e a parede do s\u00edtio ativo da enzima [luciferase] torna-se menor. Consequentemente, uma luz de menor energia \u00e9 liberada\u201d, explicou Viviani.<\/p>\n

Como as luciferases que produzem luz verde-amarelada t\u00eam um espa\u00e7o reduzido no s\u00edtio ativo, isso faz\u00a0com que a luciferina fique mais comprimida. \u201cDesse modo, a repuls\u00e3o eletrost\u00e1tica entre a oxiluciferina energizada e as paredes do s\u00edtio ativo da luciferase aumenta, liberando luz com maior energia, nas cores verde ou amarela\u201d, disse o pesquisador.<\/p>\n

A partir desse resultado, os pesquisadores come\u00e7aram a testar novas combina\u00e7\u00f5es de luciferinas com luciferases modificadas da larva-trenzinho, at\u00e9 chegarem a pares capazes de emitir uma luz vermelha ainda mais afastada (vermelho extremo) e intensa que a produzida naturalmente pelo inseto. Segundo Viviani, essas combina\u00e7\u00f5es mais eficientes poder\u00e3o ser usadas em pesquisas biom\u00e9dicas no futuro.<\/p>\n

\u201cOs an\u00e1logos de luciferina sintetizados pelo grupo japon\u00eas n\u00e3o s\u00e3o os primeiros a serem criados, mas t\u00eam as vantagens de terem maior atividade luminescente e espectro da luz mais deslocado para o vermelho, quando combinados especificamente com a luciferase da larva-trenzinho\u201d, disse.<\/p>\n

A princ\u00edpio, a ideia \u00e9 que a descoberta possa ser usada para melhorar a visualiza\u00e7\u00e3o de processos bioqu\u00edmicos e celulares em tecidos de mam\u00edferos que n\u00e3o absorvem luz vermelha, como sangue e m\u00fasculos.<\/p>\n

\u201cQuando usamos luciferases que emitem luz verde, amarela ou azul n\u00e3o conseguimos visualizar bem os processos bioqu\u00edmicos e patol\u00f3gicos que ocorrem nesses tecidos, pois pigmentos como a hemoglobina e a mioglobina absorvem a maior parte da luz desta cromaticidade\u201d, disse.<\/p>\n

O artigo Phrixotrix luciferase and 6\u2032-aminoluciferins reveal a larger luciferin phenolate binding site and provide novel far-red combinations for bioimaging purposes (doi: 10.1038\/s41598-019-44534-3), de Vanessa R. Bevilaqua, T. Matsuhashi, G. Oliveira, P. S. L. Oliveira, T. Hirano e Vadim R. Viviani, pode ser lido em: www.nature.com\/articles\/s41598-019-44534-3<\/a>.<\/p>\n

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Este texto foi originalmente publicado por Ag\u00eancia FAPESP<\/a> de acordo com a licen\u00e7a Creative Commons CC-BY-NC-ND<\/a>. Leia o original aqui<\/a>.<\/p>\n