Luciferases pH-sensitivas: origem estrutural da sensibilidade ao pH, e viabilidade de emprego em biossensores celulares de pH e cátions de metais pesados

Resumo

As luciferases de besouros emitem diferentes cores de bioluminescência, desde o verde até o vermelho, usando os mesmos substratos D-luciferina, MgATP e oxigênio molecular. Funcionalmente, classificam-se em pH-sensitivas (Lampirídeos), cujo espectro é deslocado para o vermelho em pH ácido, na presença de metais pesados como cobre e zinco e em altas temperaturas, e as pH-insensitivas (fengodídeos e elaterídeos) cujo espectro não é afetado por estes fatores. As luciferases pH-sensitivas foram as mais estudadas e atualmente são as mais aplicadas como reagentes bioanalíticos e como genes repórter para estudos de expressão gênica, biossensores e marcação celular. Entretanto, a origem estrutural das sensibilidade ao pH ainda não foi esclarecida. Além disto, a sensibilidade ao pH tem sido considerada uma propriedade indesejável na medida em que fatores intra-celulares podem reduzir a eficiência de emissão de luz verde. Em 2005 clonamos a luciferase do lampirídeo brasileiro Macrolampis que apresenta espectro muito sensível a pH e outros fatores, e sugerimos a utilização da sensibilidade espectral desta luciferase como possível indicador de mudanças intracelulares de pH e cátions, depositando a primeira patente que utiliza a sensibilidade espectral para finalidades analíticas. Entretanto, até o momento esta propriedade não foi utilizada, em parte por ter sido uma tecnologia pré-matura na época do depósito da patente. Assim, utilizando a luciferase de Macrolampis, e outras pH-sensitivas clonadas em meu grupo de pesquisa, pretendemos identificar os determinantes estruturais da sensibilidade ao pH, e investigar a aplicabilidade tecnológica desta propriedade, desenvolvendo biossensores celulares e intra-celulares para detecção de metais pesados e mudanças de pH. (AU)