Desenvolvimento de biossensores raciométricos bioluminescentes de pH e metais divalentes baseados na engenharia da região sensível ao pH nas luciferases de vagalumes

• Processo: 14/04477-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de agosto de 2014
• Vigência (Término): 30 de novembro de 2017
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Radiologia e Fotobiologia
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Vadim Viviani
• Beneficiário: Gabriele Verônica de Mello Gabriel
• Instituição Sede: Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Sorocaba , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 16/15946-5 - Expressão da luciferase do vagalume Macrolampis sp2 em células de mamíferos para biossensor de pH intracelular, BE.EP.DR 15/22603-4 - Humanização e expressão da luciferase do vagalume Macrolampis sp2 para biosensor de pH intracelular, BE.EP.DR
• Assunto(s): Bioluminescência Técnicas biossensoriais Luciferases
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioluminescência | biossensores | luciferases | bioluminescência, luciferases

Resumo

Entre as várias aplicações da bioluminescência, seu uso em biossensores é crescente. Os biossensores apresentam diversas vantagens com relação às técnicas convencionais de detecção, como o baixo custo de produção, alta sensibilidade e uso prático. Os biossensores bioluminescentes podem ser enzimáticos, os quais empregam enzimas luciferases imobilizadas; ou celulares, que são construídos pela transformação genética de células com vetores de expressão contendo um gene repórter da luciferase. Esses tipos de biossensores podem ser utilizados para sinalizar a presença de compostos tóxicos, como metais, ou alterações do metabolismo celular por meio da emissão de luz. Biossensores específicos para o monitoramento intracelular do pH são extremamente importantes para analisar processos biológicos como apoptose e oncogênese. Por outro lado, biossensores específicos para detecção de metais em amostras ambientais também estão em demanda. As luciferases de vagalumes têm o espectro de bioluminescência sensível ao pH e à presença de metais. Apesar disto, esta propriedade nunca foi aproveitada para finalidades de sensoriamento de pH ou presença de metais. Em 2006, o orientador deste projeto depositou uma patente reivindicando o uso da luciferase de Macrolampis sp2 e sua sensibilidade ao pH como biossensor de pH e metais, entretanto até o presente momento nenhum biossensor especifico foi desenvolvido neste âmbito. Assim, os objetivos principais deste projeto são: (I) investigar a aplicabilidade da luciferase do vagalume Macrolampis sp2 e outras luciferases pH-sensitivas clonadas pelo grupo de pesquisa como biossensor espectral raciométrico intracelular de pH; (II) desenvolver, por engenharia da região sensora de pH na luciferase de Macrolampis sp2, um biossensor raciométrico específico para metais, e (III) aplicar estes biossensores raciométricos em células de mamíferos para investigar sua fisiologia em tempo real. (AU)

Publicações científicas

(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)

GABRIEL, GABRIELE V. M.; VIVIANI, VADIM R.. Engineering the metal sensitive sites in Macrolampis sp2 firefly luciferase and use as a novel bioluminescent ratiometric biosensor for heavy metals. ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY, v. 408, n. 30, p. 8881-8893, DEC 2016. (11/23961-0, 14/04477-9, 13/09594-0)

GABRIEL, GABRIELE V. M.; VIVIANI, VADIM R.. Novel application of pH-sensitive firefly luciferases as dual reporter genes for simultaneous ratiometric analysis of intracellular pH and gene expression/location. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 13, n. 12, p. 1661-1670, 2014. (11/23961-0, 14/04477-9)

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. (10/05426-8, 14/04477-9, 16/15946-5, 11/23961-0, 15/22603-4)