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

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)