Construção de biossensores de arsênio ultrassensíveis através da abordagem da biologia sintética

Resumo

Um dos maiores problemas de contaminação de água da atualidade é a liberação de arsênio de forma natural ou por ação humana em fontes de água potável. Sendo o arsênio um elemento relativamente comum na crosta terrestre, diversos microrganismos desenvolveram sistemas de resistência a esse elemento. Dentre esses sistemas, o mais bem estudado está o operon arsRDABC, presente no plasmídeo R773 de Escherichia coli. O surgimento de uma disciplina voltada para a engenharia de circuitos em formas de vida, a Biologia Sintética, facilitou o desenvolvimento de dispositivos de detecção baseados em seres vivos, os chamados biossensores. Dessa forma, foram construídos diversos biossensores de arsenito (As3+) utilizando como base o promotor Pars e o gene arsR, este último codificando uma proteína repressora que se liga ao promotor Pars inibindo a transcrição dos genes de resistência quando As3+ encontra-se ausente no meio. A construção desses biossensores têm gerado inclusive aplicações no campo, embora os sistemas atualmente existentes possuam uma baixa sensibilidade a pequenas doses de arsênio. Desse modo, o presente projeto visa construir um biossensor ultrassensível a arsênio na bactéria modelos E. coli. Para gerar um biossensor de arsenito ultrassensível, o presente trabalho propõe combinar 3 otimizações descritas na literatura, de forma a aumentar a sensibilidade do biossensor, sendo elas: (I) desacoplamento da transcrição de arsR do repórter, (II) uso de um promotor fraco controlando a transcrição de arsR e (III) uso de dois sítios de união da proteína ArsR acoplados ao Pars. Além disso, será implementada ao circuito uma variante mais sensível de arsR e um sistema de expressão em cascata de forma a amplificar o sinal produzido.