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Estrutura e função biológica da enzima tipo-luciferase de lanternas de Arachnocampa luminosa (Diptera: Keroplatidae) e desenvolvimento de atividade luminescente por Engenharia genética

Processo: 16/07312-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de julho de 2016
Vigência (Término): 31 de julho de 2020
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Radiologia e Fotobiologia
Pesquisador responsável:Vadim Viviani
Beneficiário:Mariele Cristina de Carvalho
Instituição-sede: Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Sorocaba , SP, Brasil
Assunto(s):Bioluminescência   Luciferases   Diptera   Keroplatidae   Engenharia genética   Esterificação

Resumo

A bioluminescência em diferentes organismos se origina a partir de reações exotérmicas nas quais enzimas conhecidas por luciferases catalisam a oxidação de substratos orgânicos conhecidos por luciferinas, resultando em produtos eletronicamente excitados e emissão de luz com alta eficiência. Vários sistemas bioluminescentes têm sido investigados e sua bioquímica é bem conhecida. Nos dípteros, dois sistemas bioluminescentes distintos são encontrados em Arachnocampa e em Orfelia. Em Arachnocampa o sistema envolve uma luciferase e uma luciferina ainda desconhecidas e ATP. Anteriormente, o orientador do projeto identificou por análise proteômica uma enzima-tipo luciferase parecida com luciferases de besouros em extratos purificados de lanternas deste díptero, e então clonou o cDNA para esta enzima. Entretanto, esta enzima não apresentou atividade luminescente e o papel desta enzima nas lanternas e bioluminescência ainda permanecem obscuros. Considerando-se que algumas enzimas-tipo luciferase apresentam atividade luminescente com luciferina de vagalumes, e do potencial demonstrado de incrementar a atividade luminescente em algumas destas enzimas, planejamos investigar a função natural desta enzima-tipo luciferase e desenvolver atividade luminescente por Engenharia genética. Assim, este projeto visa investigar a função da enzima-tipo luciferase nas lanternas de Arachnocampa através de: (1) testes de luminescência com luciferina de vagalumes e de Arachnocampa; (2) testes de tioesterificação com diferentes classes de ácidos carboxílicos visando identificar o tipo de substrato preferencial; e (3) desenvolver atividade luminescente com luciferina de vagalumes através de Engenharia genética usando mutagêneses sítio-dirigida e randômica. Paralelamente serão investigadas outras enzimas tipo-luciferase presentes nas lanternas de Arachnocampa. (AU)

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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)
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.
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.

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