Busca avançada
Ano de início
Entree

Bioluminescência de artrópodes: diversidade biológica em biomas brasileiros; origem bioquímica; evolução estrutural/funcional de luciferases; diferenciação molecular das lanternas; aplicações biotecnológicas, ambientais e educacionais

Processo: 10/05426-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de maio de 2017 - 30 de abril de 2022
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Radiologia e Fotobiologia
Pesquisador responsável:Vadim Viviani
Beneficiário:Vadim Viviani
Instituição-sede: Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Sorocaba , SP, Brasil
Pesq. associados: Carl Johnson ; Fábio Camargo Abdalla ; Jörg Kobarg ; Mário Tyago Murakami ; Simone Policena Rosa ; Yoshihiro Ohmiya
Auxílios(s) vinculado(s):17/22262-8 - EMU concedido no processo 2010/05426-8- câmara de fotodetecção e bioimagem CCD, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):21/11544-8 - Técnicas de biologia molecular e expressão heteróloga de proteínas, BP.TT
21/03901-5 - Expressão de luciferases em células de mamíferos para finalidades de bioensaios e efeito fototóxico de luciferinas e compostos fluorescentes de coleópteros e dípteros, BP.PD
20/07649-6 - Aplicação da bioluminescência para rastreamento de células e processos inflamatórios: estudo in vitro e in vivo, BP.PD
+ mais bolsas vinculadas 18/07925-3 - Comparação transcricional do integumento de larvas de coleópteros bioluminescentes e não-bioluminescentes durante a ecdise; isolamento, expressão e caracterização de cumarato-ligases e lacases; e relação entre pigmentação e o processo de bioluminescência, BP.PD
18/26151-9 - Engenharia da luciferase de Amydetes vivianii para uso como reagente bioanalítico e biossensor de metais, BP.IC
18/17855-2 - Clonagem, expressão e caracterização de luciferases de fengodídeos e proteínas do sistema bioluminescente: aspectos estruturais, funcionais e evolutivos, BP.DD
18/19430-9 - Expressão heteróloga de luciferases em leveduras: potenciais aplicações em biossensores celulares e imunoensaios bioluminescentes, BP.PD
18/03883-4 - Implementação, manutenção e divulgação de museu de luminescência, BP.TT
17/26149-1 - Comparação dos tecidos fotogênicos e não fotogênicos de dípteros keroplatideos bioluminescentes e não-bioluminescentes: aspectos morfológicos e bioquímicos, BP.IC
18/02538-1 - Resolução das estruturas tridimensionais de luciferases de besouros e enzimas relacionadas por cristalografia de raios X: relação entre estrutura, espectros de bioluminescência e atividade oxigenásica, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Biofotônica  Indicadores biológicos  Bioluminescência  Técnicas biossensoriais  Luciferases  Biodiversidade  Artrópodes 

Resumo

A bioluminescência, a emissão de luz fria por organismos vivos, tem sido objeto de muitos estudos multidisciplinares envolvendo física, química e biologia, tendo resultado em importantes descobertas científicas e aplicações biotecnológicas no último século. Ela pode ser considerada como uma das assinaturas da vida, e por este motivo tem sido utilizada como excelente bioindicador nos níveis molecular, celular, organísmico e até biosférico. No ambiente terrestre ela ocorre entre as bactérias, fungos, anelídeos, moluscos e principalmente entre os artrópodes. Entre os insetos, o sistema bioluminescente de coleópteros é bem conhecido, enquanto que os sistemas bioluminescentes de dípteros ainda permanecem praticamente desconhecidos. O Brasil abriga a maior biodiversidade de organismos bioluminescentes do mundo, incluindo besouros, fungos e espécies marinhas. Entretanto, com a exceção de levantamentos e estudos de besouros bioluminescentes da Mata Atlântica, e mais recentemente de fungos, ainda pouco se conhece sobre a biodiversidade bioluminescente de biomas de Cerrado e Floresta Amazônica que estão severamente ameaçados pelo progresso da agropecuária. Na última década os cDNAs que codificam várias enzimas luciferases de besouros brasileiros com diferentes propriedades de bioluminescência (cores, cinéticas, sensibilidades ao pH, termoestabilidades) foram clonadas, expressas, purificadas e investigadas sob os aspectos estrutural/funcional e evolutivo pelo nosso grupo de pesquisa, revelando importantes determinantes dos espectros de bioluminescência, sensibilidade ao pH e atividade oxigenásica. Os conhecimentos adquiridos já estão permitindo a engenharia destas proteínas para melhorar sua aplicabilidade biotecnológica, sendo que algumas destas luciferases já adquiriram aplicação comercial efetiva. Entretanto, ainda permanecem várias questões em aberto, entre as quais: (1) a origem e evolução estrutural/funcional das luciferases de besouros; (2) a identidade das luciferases, luciferinas e proteínas acessórias de dípteros e outros artrópodes bioluminescentes; (3) a origem e evolução anatômica/bioquímica do aparato bioluminescente em dípteros e coleópteros e suas possíveis relações evolutivas. Além disto, apesar da inquestionável utilidade das luciferases de besouros e outros organismos para finalidades bioanalíticas, no Brasil ainda não se utilizam o amplo repertório único de luciferases recombinantes oriundas de nossa fauna, recorrendo a importação dos reagentes. Assim, este projeto temático visa realizar amplo estudo multidisciplinar da bioluminescência terrestre (especialmente de insetos no Brasil e no mundo), envolvendo: (I) levantamento da biodiversidade de artrópodes bioluminescentes em biomas de Cerrado, Floresta Amazônica, com a investigação de suas propriedades de bioluminescência, evolução e filogenia molecular, e aplicação como bioindicador ambiental; (II) investigar o sistema bioluminescente de dípteros, especialmente a identidade molecular das luciferases, luciferinas e proteínas acessórias de Orfelia fultonii da região paleártica; (III) clonar e investigar a estrutura, função e evolução molecular das luciferases e proteínas acessórias de artrópodes bioluminescentes; (IV) investigar a origem anatômica e metabólica da bioluminescência em coleópteros e dípteros bioluminescentes através de uma abordagem envolvendo biologia celular, genômica funcional, e (V) investigar a aplicabilidade das luciferases investigadas e otimizadas por nosso grupo de pesquisa no desenvolvimento de aplicações biotecnológicas, ambientais e educacionais (genes repórter, biossensores enzimáticos e celulares luminescentes, bioensaios e bioimagem, kits demonstrativos). (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio::
Verde, amarelo ou vermelho 
Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Matéria(s) publicada(s) em Outras Mídias (0 total):
Mais itensMenos itens
VEICULO: TITULO (DATA)
VEICULO: TITULO (DATA)

Publicações científicas (21)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
VIVIANI, VADIM R.; SILVA, JAQUELINE RODRIGUES; HO, PAULO LEE. A Novel Brighter Bioluminescent Fusion Protein Based on ZZ Domain and Amydetes vivianii Firefly Luciferase for Immunoassays. FRONTIERS IN BIOENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY, v. 9, OCT 18 2021. Citações Web of Science: 0.
BELLETI, ELISANGELA; BEVILAQUA, VANESSA R.; BRITO, ADRIANNE M. M.; MODESTO, DIEGO A.; LANFREDI, ALEXANDRE J. C.; VIVIANI, VADIM R.; NANTES-CARDOSO, ISELI L. Synthesis of bioluminescent gold nanoparticle-luciferase hybrid systems for technological applications. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, OCT 2021. Citações Web of Science: 0.
AMARAL, DANILO T.; JOHNSON, CARL H.; VIVIANI, VADIM R. RNA-Seq analysis of the blue light-emitting Orfelia fultoni (Diptera: Keroplatidae) suggest photoecological adaptations at the molecular level. Comparative Biochemistry and Physiology D-Genomics & Proteomics, v. 39, SEP 2021. Citações Web of Science: 0.
BEVILAQUA, V. R.; CARVALHO, MARIELE C.; PELENTIR, GABRIEL F.; TOMAZINI, ATILIO; MURAKAMI, MARIO; VIVIANI, VADIM R. Influence of the C-terminal domain on the bioluminescence activity and color determination in green and red emitting beetle luciferases and luciferase-like enzyme. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 20, n. 1 JAN 2021. Citações Web of Science: 0.
VIVIANI, VADIM R.; BEVILAQUA, VANESSA R.; DE SOUZA, DANIEL R.; PELENTIR, GABRIEL F.; KAKIUCHI, MICHIO; HIRANO, TAKASHI. A Very Bright Far-Red Bioluminescence Emitting Combination Based on Engineered Railroad Worm Luciferase and 6 `-Amino-Analogs for Bioimaging Purposes. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 22, n. 1 JAN 2021. Citações Web of Science: 0.
CARVALHO, M. C.; TOMAZINI, A.; AMARAL, D. T.; MURAKAMI, M. T.; VIVIANI, V. R. Luciferase isozymes from the Brazilian Aspisoma lineatum (Lampyridae) firefly: origin of efficient pH-sensitive lantern luciferases from fat body pH-insensitive ancestors. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 19, n. 12, p. 1750-1764, DEC 1 2020. Citações Web of Science: 2.
MAZUMDER, ZEAUL H.; SHARMA, DEBDULAL; SENGUPTA, DEVASHISH; MUKHERJEE, AVINABA; BORUAH, JAYANTA SARMAH; BASU, SAMITA; SHUKLA, PRADEEP KUMAR; JHA, TARUN. Luciferase isozymes from the Brazilian Aspisoma lineatum (Lampyridae) firefly: origin of efficient pH-sensitive lantern luciferases from fat body pH-insensitive ancestors. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 19, n. 12, p. 1776-1789, DEC 1 2020. Citações Web of Science: 0.
VIVIANI, V. R.; PELENTIR, G. F.; OLIVEIRA, G.; TOMAZINI, A.; BEVILAQUA, V. R. Role of E270 in pH- and metal-sensitivities of firefly luciferases. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 19, n. 11, p. 1548-1558, NOV 1 2020. Citações Web of Science: 0.
CARVALHO, MARIELE C.; TOMAZINI, ATILIO; PRADO, ROGILENE A.; VIVIANI, VADIM R. Selective inhibition of Zophobas morio (Coleoptera: Tenebrionidae) luciferase-like enzyme luminescence by diclofenac and potential suitability for light-off biosensing. LUMINESCENCE, v. 36, n. 2 NOV 2020. Citações Web of Science: 0.
VIVIANI, VADIM R.; SILVA, JAQUELINE R.; AMARAL, DANILO T.; BEVILAQUA, VANESSA R.; ABDALLA, FABIO C.; BRANCHINI, BRUCE R.; JOHNSON, CARL H. A new brilliantly blue-emitting luciferin-luciferase system from Orfelia fultoni and Keroplatinae (Diptera). SCIENTIFIC REPORTS, v. 10, n. 1 JUN 15 2020. Citações Web of Science: 0.
ROSA, SIMONE POLICENA; MARIANO, RAONE DOS REIS; VIVIANI, VADIM R.; COSTA, CLEIDE. Morphology of immature stages of Pyrearinus pumilus (Candeze, 1863) (Coleoptera: Elateridae: Pyrophorini): the click beetle responsible for the luminous canga caves in the state of Para, Brazil. Zootaxa, v. 4778, n. 3, p. 561-570, MAY 15 2020. Citações Web of Science: 0.
OLIVEIRA, GABRIELA; VIVIANI, VADIM R. Temperature effect on the bioluminescence spectra of firefly luciferases: potential applicability for ratiometric biosensing of temperature and pH. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 18, n. 11, p. 2682-2687, NOV 1 2019. Citações Web of Science: 0.
FALASCHI, RAFAELA L.; AMARAL, DANILO T.; SANTOS, ISAIAS; DOMINGOS, ADAO H. R.; JOHNSON, GRANT A.; MARTINS, ANA G. S.; VIROOMAL, IMRAN B.; POMPEIA, SERGIO L.; MIRZA, JEREMY D.; OLIVEIRA, ANDERSON G.; BECHARA, ETELVINO J. H.; VIVIANI, VADIM R.; STEVANI, V, CASSIUS. Neoceroplatus betaryiensis nov. sp. (Diptera: Keroplatidae) is the first record of a bioluminescent fungus-gnat in South America. SCIENTIFIC REPORTS, v. 9, AUG 5 2019. Citações Web of Science: 0.
PELENTIR, G. F.; BEVILAQUA, V. R.; VIVIANI, V. R. A highly efficient, thermostable and cadmium selective firefly luciferase suitable for ratiometric metal and pH biosensing and for sensitive ATP assays. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 18, n. 8, p. 2061-2070, AUG 1 2019. Citações Web of Science: 0.
BEVILAQUA, V. R.; MATSUHASHI, T.; OLIVEIRA, G.; OLIVEIRA, P. S. L.; HIRANO, T.; VIVIANI, V. R. Phrixotrix luciferase and 6 `-aminoluciferins reveal a larger luciferin phenolate binding site and provide novel far-red combinations for bioimaging purposes. SCIENTIFIC REPORTS, v. 9, JUN 21 2019. Citações Web of Science: 0.
DE MELLO GABRIEL, GABRIELE VERONICA; YASUNO, RIE; MITANI, YASUO; OHMIYA, YOSHIHIRO; VIVIANI, VADIM RAVARA. Novel application of Macrolampis sp2 firefly luciferase for intracellular pH-biosensing in mammalian cells. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 18, n. 5, p. 1212-1217, MAY 1 2019. Citações Web of Science: 3.
AMARAL, DANILO T.; SILVA, JAQUELINE R.; VIVIANI, VADIM R. RNA-Seq analysis of the bioluminescent and non-bioluminescent species of Elateridae (Coleoptera): Comparison to others photogenic and non-photogenic tissues of Elateroidea species. Comparative Biochemistry and Physiology D-Genomics & Proteomics, v. 29, p. 154-165, MAR 2019. Citações Web of Science: 1.
SILVA, JAQUELINE R.; AMARAL, DANILO T.; VIVIANI, VADIM R. Comparison of the Malpighian tubules and fat body transcriptional profiles of Zophobas morio larvae (Coleoptera: Tenebrionidae). Comparative Biochemistry and Physiology D-Genomics & Proteomics, v. 29, p. 95-105, MAR 2019. Citações Web of Science: 2.
VIVIANI, VADIM R.; GABRIEL, GABRIELE V. M.; BEVILAQUA, VANESSA R.; SIMOES, A. F.; HIRANO, T.; LOPES-DE-OLIVEIRA, P. S. The proton and metal binding sites responsible for the pH-dependent green-red bioluminescence color tuning in firefly luciferases. SCIENTIFIC REPORTS, v. 8, DEC 4 2018. Citações Web of Science: 4.
VIVIANI, VADIM R.; AMARAL, DANILO T.; BEVILAQUA, VANESSA R.; FALASCHI, RAFAELA L. Orfelia-type luciferin and its associated storage protein in the non-luminescent cave worm Neoditomyia sp (Diptera: Keroplatidae) from the Atlantic rainforest: biological and evolutionary implications. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 17, n. 10, p. 1282-1288, OCT 1 2018. Citações Web of Science: 1.
OLIVEIRA, GABRIELA; VIVIANI, VADIM R. Comparison of the thermostability of recombinant luciferases from Brazilian bioluminescent beetles: Relationship with kinetics and bioluminescence colours. LUMINESCENCE, v. 33, n. 2, p. 282-288, MAR 2018. Citações Web of Science: 5.

Por favor, reporte erros na lista de publicações científicas escrevendo para: cdi@fapesp.br.