Pesquisadores da Universidade Federal de S�o Carlos (UFSCar) em Sorocaba transformaram, pela primeira vez, uma enzima n�o luminescente em uma enzima capaz de gerar luz, por meio de engenharia gen�tica. O processo s� foi poss�vel ap�s a descoberta de uma outra enzima – considerada o “elo perdido” na evolu��o dos animais que emitem luz, como vaga-lumes, �guas-vivas e alguns besouros.
Os resultados foram publicados no peri�dico Biochemistry, da Associa��o Americana de Qu�mica (ACS, na sigla em ingl�s), nos Estados Unidos. A pesquisa tem apoio da FAPESP.
Sabe-se que a gera��o de luz em organismos vivos, chamada bioluminesc�ncia, s� � poss�vel gra�as a um grupo de enzimas chamadas luciferases. H� d�cadas, por�m, os cientistas tentavam descobrir como se deu a evolu��o dessas enzimas, de que forma uma enzima que n�o produzia luz passou a ser luminescente.
O grupo do professor Vadim Viviani, do Laborat�rio de Bioqu�mica e Biotecnologia de Sistemas Bioluminescentes da UFSCar, encontrou essa resposta em uma enzima considerada como "prima distante" das luciferases. Ela fica no sistema excretor da larva do besouro n�o luminescente Zophobas morio, muito usada como isca de pesca, conhecida popularmente como bicho-da-farinha ou ten�brio.
Apesar de sua falta de brilho, a enzima no sistema excretor da larva emite uma luz fraqu�ssima se adicionada a ela o composto luciferina de vaga-lume (que a larva do besouro n�o tem).
"A quantidade de luz � t�o baixa que ela n�o � considerada luminescente; entretanto, a estrutura molecular da enzima � parecida com aquela das enzimas luciferases, colocando-as dentro da mesma fam�lia de enzimas", disse Viviani.
Essa parente distante das luciferases – considerada agora o “elo” entre as enzimas n�o luminescentes do passado e as luciferases modernas – faz parte de um grupo maior de enzimas, chamadas AMP/CoA-ligases, classe antiga encontrada em todos os organismos e envolvida com o metabolismo de �cidos org�nicos.
"S�o enzimas essenciais para todos os organismos, das bact�rias aos seres humanos", disse Viviani. S� que suas fun��es variam, dependendo do tecido, �rg�o ou organismo em que s�o encontradas.
"Em plantas, por exemplo, algumas dessas enzimas s�o respons�veis pelo processo de pigmenta��o. Em bact�rias, fazem parte do metabolismo de compostos t�xicos. Em animais, a maioria delas participa do metabolismo de gorduras. J� nos vaga-lumes, produzem luz", disse o pesquisador
Viviani e Rogilene Prado, bolsista de p�s-doutorado da FAPESP e pesquisadora no Centro de Ci�ncias e Tecnologias para a Sustentabilidade, descobriram um “interruptor” estrutural que transforma as enzimas AMP-ligases, at� ent�o escuras, em luciferases, produtoras de luz.
Com isso, conseguiu-se produzir uma luciferase de luz laranja totalmente nova a partir de uma AMP-ligase. "Descobrimos qual amino�cido devemos trocar para fazer com que a enzima passe a emitir luz suficiente para ser considerada luminescente", disse Viviani.
Apesar de a cor n�o ser novidade — existem luciferases que naturalmente emitem luz parecida —, o feito � in�dito. "� a primeira vez na literatura cient�fica que esse processo � descrito", afirmou Viviani.
Poss�veis aplica��es
A pesquisa abre caminho para o desenvolvimento de AMP-ligases bioluminescentes, de biossensores luminosos para �cidos t�xicos org�nicos, por exemplo, para saber se um inseto � resistente a um determinado inseticida de natureza �cida (lembrando que as AMP-ligases, inclusive as luciferases, atuam sobre compostos �cidos, em alguns casos detoxificando-os), e de luciferases que brilham em v�rias cores mais intensas do que as atuais.
As luciferases j� s�o amplamente utilizadas como poderosos biomarcadores, capazes de auxiliar na detec��o de c�lulas patog�nicas, processos de infec��o e at� na descoberta de novas drogas.
"A utiliza��o de biomarcadores luminosos em processos metab�licos aumenta a compreens�o de como os organismos funcionam, quais caminhos as subst�ncias tomam e se uma determinada t�cnica funciona", explicou Viviani. � como se, de repente, ao observar uma cidade de cima, fosse poss�vel iluminar apenas as mulheres ou os homens; ou quem anda de carro, moto ou �nibus; ou quem veste roupa azul ou amarela.
O trabalho publicado pela Biochemistry tamb�m contou com a participa��o do estudante de Biologia Deimison Neves, da UFSCar de Sorocaba, do professor Daichiro Kato, da Universidade de Hyogo, do Jap�o, e do professor Jo�o A. Barbosa, da Universidade Federal de Bras�lia (UnB).
O grupo de pesquisadores fez o dep�sito de um pedido de patente no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), descrevendo o desenvolvimento de uma nova luciferase a partir de AMP-ligase, e a utiliza��o da enzima como biossensor para compostos �cidos.