Seleção de mutantes da luciferase de Phrixothrix hirtus (Coleoptera: Phengodidae) com maiores constantes catalíticas e afinidades para luciferina e ATP para o desenvolvimento de luciferases mais eficientes

• Processo: 15/06875-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de julho de 2015
• Vigência (Término): 31 de dezembro de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Radiologia e Fotobiologia
• Pesquisador responsável: Vadim Viviani
• Beneficiário: Vanessa Rezende Bevilaqua
• Instituição Sede: Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Sorocaba , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/24889-0 - Determinação dos rendimentos quânticos de amino-análogos de luciferina com a luciferase vermelha de Phrixotrix e seus mutantes, BE.EP.DD
• Assunto(s): Phrixothrix Lampyridae Luciferases Bioluminescência
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioluminescência | luciferases | Phrixotrix hirtus | rendimento quantico | Bioluminescencia

Resumo

As luciferases são as enzimas responsáveis pela bioluminescência. Essas enzimas catalisam a oxidação altamente exergônica de substratos conhecidos como luciferinas, nas quais a energia é liberada na forma de luz com alta eficiência. As luciferases de vaga-lumes são as mais conhecidas e empregadas na área biotecnológica como reagentes bioindicadores de ATP, biossensores, biomarcadores celulares, genes repórter, entre outras aplicações. Na área Biomédica, os genes de luciferases de vaga-lumes têm sido utilizados para estudos de progressão e regressão viral e bacteriana e na regressão tumoral em modelos animais. As luciferases oriundas de vaga-lumes norte-americano, europeu e japonês têm sido as mais utilizadas nessas propostas, entretanto, possuem aplicabilidade limitada, pois produzem bioluminescência de cor verde-amarelada, que é parcialmente absorvida pela hemoglobina e por tecidos ósseos. A luciferase de Phrixothrix hirtus, clonada e caracterizada por nosso grupo, é a única que produz naturalmente luz vermelha, e possui alta afinidade para luciferina e ATP, sendo potencialmente útil para ensaios analíticos e amostras pigmentadas. Porém esta enzima tem rendimento quântico e constante catalítica baixos quando comparada com as luciferases emissoras de luz verde. Baseado em conhecimentos prévios de estrutura e função desta e outras luciferases, visamos neste projeto desenvolver uma luciferase emissora de luz vermelha com maior eficiência catalítica, diminuindo o KM para os substratos e aumentando a constante catalítica e, possivelmente, melhorar o rendimento quântico, através de técnicas de mutagênese sítio-dirigida e randômica. Os resultados serão correlacionados com a estrutura da enzima. Planejamos também investigar a aplicabilidade desta enzima como reagente bioanalítico em amostras pigmentadas. (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)

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. (10/05426-8, 15/06875-4, 18/26151-9)