Leveduras luminescentes. Crédito: Sergey Shakhov
Cientistas russos com colegas do Reino Unido, Espanha, Brasil, Japão e Áustria descreveram completamente o mecanismo da luminescência fúngica. Eles relatam que os fungos utilizam apenas quatro enzimas-chave para produzir luz e que a transferência dessas enzimas para outros organismos as torna bioluminescentes.
Alguns organismos vivos podem brilhar devido a reações químicas especiais em seus corpos. Tais organismos são chamados bioluminescentes; eles incluem vaga-lumes, medusas e vermes, entre outros. Eles usam essa habilidade para atrair presas, afugentar predadores, se comunicar e se disfarçar. Cientistas identificaram milhares de espécies de organismos luminescentes e cerca de 40 mecanismos químicos para emitir luz. A maioria desses mecanismos foi apenas parcialmente estudada ou não foi estudada.
A decodificação do mecanismo de luminescência fúngica tornou-se possível por anos de pesquisas anteriores no campo. No início do século 19, os cientistas descobriram que o micélio faz as árvores apodrecer brilharem. Em 2009, Anderson G. Oliveira e Cassius V. Stevani, co-autores do presente trabalho, determinaram que um único mecanismo bioquímico é compartilhado por todos os fungos que emitem luz. Em 2015-2017, uma equipe de cientistas russos liderados por Ilia Yampolsky fez uma série de descobertas importantes. Em particular, a equipe determinou a estrutura da luciferina, a molécula que emite luz quando oxidada.
Durante a realização de seu novo estudo, os cientistas descobriram um conjunto de enzimas que produzem essa molécula, bem como a luciferase, uma enzima emissora de luz . Os pesquisadores usaram vários tipos de células para testar a atividade da luciferase, incluindo células de câncer humano e embriões de rã com garras. Em todos os casos, eles obtiveram resultados positivos: o gene introduzido estava ativo nas células, fazendo com que elas se luminescem com a adição de luciferina.
"Se você entender como funciona um sistema bioluminescente, pode colocar os componentes necessários em um tubo de ensaio e ver a luminescência. Uma etapa importante em nosso trabalho foi identificar as principais enzimas da luminescência fúngica: aquelas que catalisam a biossíntese da luciferina e da luciferase. Conseguimos usar uma combinação de métodos analíticos que nos permitiram "desmontar" todo o sistema em seus componentes ", diz Konstantin Purtov, pesquisador do Instituto de Biofísica de Krasnoyarsk e um dos pesquisadores do projeto.
Cogumelos de Neonothopanus gardneri crescendo na base da palmeira de babaçu no bioma da Floresta de Coqueiros na Fazenda Cana Brava, município de Altos, PI, Brasil Créditos: Hans E. Waldenmaier e Cassius V. Stevani / IQ-USP, Brasil
O sistema de luminescência fúngica revelou-se surpreendentemente simples. Os cientistas descobriram enzimas que realizam o ciclo do ácido cafeico em células fúngicas - um caminho para a biossíntese da luciferina e emissão de luz. A actividade destas enzimas é necessária e suficiente para que qualquer organismo produtor de ácido cafeico se torne luminescente. E se um organismo não contém ácido cafeico, a luminescência pode ser induzida pela adição de mais duas enzimas, que os autores demonstraram ao manipular uma cepa de levedura que brilha no escuro.
"Descobrimos em fungos os componentes necessários para criar um módulo genético para a bioluminescência; transferindo-o do genoma para o genoma, podemos produzir praticamente qualquer organismo luminescente, que anteriormente era uma meta inatingível para os pesquisadores", explica Alexey Kotlobay, o primeiro autor do artigo, pesquisador júnior do Laboratório de Química de Caminhos Metabólicos do Instituto de Química Biológica de Moscou.
Segundo os cientistas , embora muito tenha sido entendido na genética da bioluminescência fúngica, as coisas mais interessantes ainda estão por vir.
"Os resultados do nosso estudo abrem oportunidades para novas pesquisas fundamentais, por exemplo, na ecologia fúngica ou na fotofísica de enzimas, bem como para o desenvolvimento de novas tecnologias moleculares", acrescenta Yuliana Mokrushina, pesquisadora junior do Laboratório de Biocatálise da Universidade de São Paulo. o Instituto de Química Biológica, que compartilha a primeira autoria no artigo publicado.
O novo sistema pode ser usado para a visualização de vários processos biológicos, por exemplo, para acompanhar o crescimento do tumor e a migração de células cancerígenas, bem como para o desenvolvimento de novos fármacos. Os resultados do estudo são publicados na revista Proceedings of National Academy of Sciences .
Nenhum comentário:
Postar um comentário