Desenvolvimento de luciferases mais eficientes e emissoras de luz vermelha distante para finalidades bioanalíticas e usos em bioimagem

• Processo: 22/03538-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de agosto de 2022
• Vigência (Término): 31 de julho de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Radiologia e Fotobiologia
• Pesquisador responsável: Vadim Viviani
• Beneficiário: Gabriel Felder Pelentir
• Instituição Sede: Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Sorocaba , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioluminescência Bioimagem Luciferases Phrixothrix Métodos bioanalíticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioimagem | luciferases | Phrixotrix hirtus | Bioluminescência

Resumo

A bioluminescência, a emissão de luz fria por organismos para fins de comunicação biológica, vem sendo utilizada com propósitos bioanalíticos há várias décadas. O sistema luciferina-luciferase de besouros é certamente o mais utilizado, sendo utilizado como reagentes bioanalíticos, e os genes que codificam suas luciferases como repórteres de processos biológicos e patológicos, como expressão gênica, bioimagem de células de mamíferos em processos como câncer, rastreamento de infecções virais, bacterianas e fúngicas e a seleção de drogas pela indústria farmacêutica. Entretanto, o espectro de absorção dos tecidos de mamíferos limita a eficácia do uso de luciferases emissoras de luz verde-amarela, devido a absorção de luz na faixa do azul ao amarelo. Para esta finalidade, fazem-se necessárias luciferases mais brilhantes e com espectros cada vez mais deslocados para a região vermelho. A luciferase de Phrixothrix hirtus é a única que apresenta naturalmente um pico de emissão vermelho (623 nm), todavia, esta enzima apresenta atividade bioluminescente mais baixa do que as luciferases tradicionais de vagalumes, e o espectro não está na região do vermelho distante, como seria desejável. Alguns análogos de luciferina que emitem luz vermelha distante, inclusive comerciais, foram sintetizados e estão sendo utilizados com luciferases modificadas, entretanto, o sinal bioluminescente destes sistemas ainda é baixo quando comparado com os sistemas selvagens. Recentemente, usando a luciferase de P.hirtus, desenvolvemos pela a primeira uma combinação de luciferase mutante e de análogo de luciferina com alto brilho e emissão no vermelho distante (>650nm), com propriedades superiores ao sistema Akalumine comercial. Entretanto, acreditamos que este sistema ainda possa ser melhorado, através do uso de engenharia de proteínas e combinação com 6´-amino-análogos. Dessa forma, neste projeto planejamos desenvolver por evolução dirigida e química combinatória com 6´amino-análogos, uma luciferase emissora de luz vermelha distante ainda mais eficiente, além de aprofundar a compreensão entre estrutura e a função nesta luciferase. (AU)