Clonagem e Caracterização de enzimas tipo luciferase de coleópteros não bioluminescentes e as suas relações com a origem da atividade luminescente

• Processo: 07/07950-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2008
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2011
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Vadim Viviani
• Beneficiário: Rogilene Aparecida Prado
• Instituição Sede: Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Campus de Sorocaba. Sorocaba , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioluminescência Luciferases Estrutura e função de proteínas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Amp | bioluminescência | CoA-ligases | luciferase | Protobioluminescência | Protoluciferase | Estrutura e Função de Proteínas

Resumo

A bioluminescência emitida por diversos organismos decorre de uma reação bioquímica no qual a energia química é convertida preferencialmente em luz. Esta emissão de luz, a qual ocorre pela oxigenação de um substrato (luciferina) via enzima (luciferase), assume importantes funções comunicativas intra e inter-específicas, dentre as quais destacam-se a atração sexual, defesa, camuflagem e atração de presas. Entre os organismos bioluminescentes terrestres, a bioluminescência é mais abundante em insetos, especialmente nos coleópteros. Nestes insetos observa-se uma ampla variedade de padrões e espectros de emissão. Apesar disto, a bioluminescência nas diferentes famílias compartilham uma reação bioluminescente comum, que usa uma luciferina benzotiazólica idêntica, ATP e luciferases homólogas. O sistema bioluminescente mais estudado de todos os organismos é o do vaga-lume norte-americano Photinus pyralis, cuja estrutura tridimensional da luciferase foi resolvida a 2,0 angstron.Há muito tempo a bioluminescência é usada com o objeto de investigação visando o entendimento de numerosas questões desde ecologia, evolução, expressão gênica, enzimologia, etc. Nas últimas décadas, ela se tornou uma das ferramentas mais versáteis e sensíveis em aplicações diretas envolvendo a quantificação de ATP para fins analíticos e clínicos além do emprego do gene da luciferase como marcador sensível na expressão gênica em células e tecidos. Com relação à origem evolutiva da luciferase, as atuais pesquisas sugerem que elas surgiram a partir de enzimas da família das AMP-CoA ligases. Porém, apesar dos resultados, ainda não existe um elo consistente entre as ligases não-luminescentes e as luciferases, tornando o conhecimento das estruturas um tema interessante para inferir como se originou a função luminescente das luciferases. Considerando a necessidade de ampliação do conhecimento deste assunto, justifica-se o desenvolvimento do trabalho com o intuito de clonar e caracterizar as enzimas-tipo luciferase de coleópteros e outros insetos não-bioluminescentes. Este tipo de informação será essencial para entender a chave da bioluminescência que além de traçar um caminho evolutivo da bioluminescência em besouros, poderá ser útil no desenvolvimento e aprimoramento de novas luciferases.