Molécula AnmLuc apresentou atividade máxima a 15°C e continuou funcionando entre 2°C e 5°C, faixa próxima ao ambiente do animal
Um coral encontrado a cerca de 1.100 metros de profundidade, entre os litorais de São Paulo e Rio de Janeiro, levou pesquisadores a uma descoberta inédita: uma enzima capaz de produzir luz, e que mantém sua atividade mesmo em temperaturas próximas ao frio extremo do oceano profundo.
A molécula, chamada AnmLuc, é uma luciferase, enzima responsável por catalisar a reação que produz a bioluminescência. Ela foi identificada na pena-do-mar Anthoptilum murrayi, um animal marinho do grupo dos cnidários, o mesmo ao qual pertencem águas-vivas e anêmonas.
A descoberta foi divulgada neste mês pela revista Biochemical and Biophysical Research Communications; ela resulta de pesquisa feita a partir de material coletado durante uma expedição oceanográfica da Universidade de São Paulo (USP), em 2019.
A bioluminescência ocorre quando a luciferase entra em contato com uma molécula chamada luciferina. A enzima catalisa a oxidação dessa substância e, durante a reação, ocorre a liberação de energia na forma de luz.
No caso da Anthoptilum murrayi, os pesquisadores observaram o fenômeno durante a própria expedição. Como não sabiam antecipadamente quais animais coletados eram capazes de emitir luz, os exemplares foram testados em uma sala escura instalada a bordo do navio.
Foi então que a equipe percebeu que a pena-do-mar emitia uma luz verde quando estimulada. A observação abriu caminho para investigar qual era o mecanismo molecular responsável pelo brilho.
Os pesquisadores analisaram o transcriptoma do coral, conjunto de moléculas de RNA que permite identificar quais genes estavam ativos no organismo. A busca revelou uma sequência candidata semelhante a outras luciferases conhecidas.
O gene correspondente foi inserido na bactéria Escherichia coli para que a enzima pudesse ser produzida em laboratório. O processo, porém, levou mais de um ano de testes.
Inicialmente, a bactéria produzia a enzima de forma insolúvel, o que impedia os estudos. A equipe conseguiu avançar depois de utilizar uma linhagem bacteriana modificada para funcionar em baixas temperaturas.
Os testes mostraram que a AnmLuc apresenta atividade máxima em torno de 15°C e continua funcionando com eficiência entre 2°C e 5°C, temperaturas próximas às encontradas no ambiente do coral.
O resultado chama atenção quando comparado à luciferase da espécie de águas rasas Renilla reniformis, que apresenta atividade máxima próxima de 25°C. Segundo os pesquisadores, essa adaptação ao frio amplia o conhecimento sobre a evolução da bioluminescência e pode abrir possibilidades para o desenvolvimento de ferramentas biotecnológicas.
Existe ainda outro mistério em torno da descoberta. Enquanto o animal vivo emitiu luz verde durante a expedição, a AnmLuc purificada em laboratório produziu luz azul. Para os pesquisadores, isso indica que a luciferase provavelmente não é a única peça envolvida na produção da cor observada no animal.
A hipótese apresentada é de que exista uma proteína fluorescente acessória no coral. Nesse mecanismo, ela absorveria a luz azul produzida pela reação e a reemitiria na cor verde. A equipe agora tenta identificar essa segunda molécula envolvida no processo.
As luciferases já são utilizadas em pesquisas biomédicas como marcadores biológicos. A luz emitida pela reação permite acompanhar processos celulares e moleculares em tempo real. De acordo com os pesquisadores, uma enzima que funciona bem em temperaturas baixas pode ser útil em sistemas biotecnológicos desenvolvidos para operar nessas condições.
Entre as possibilidades apontadas estão biossensores e sistemas moleculares capazes de acompanhar processos celulares e o avanço de doenças.
A identificação da AnmLuc ocorreu durante uma das campanhas do projeto Deep Ocean, apoiado pelo programa Biota-Fapesp, e coordenado pelo professor Marcelo Roberto Souto de Melo, do Instituto Oceanográfico da USP.
A equipe utilizou uma rede de arrasto com cerca de 20 metros de abertura, para coletar entre 200m e 1.500 metros de profundidade. Peixes, lulas, moluscos e corais adaptados à escassez de luz e às altas pressões foram trazidos à superfície.
Segundo Anderson Garbuglio de Oliveira, orientador da pesquisa, expedições desse tipo reúnem especialistas de diferentes áreas, que utilizam as mesmas amostras para investigar questões distintas.
A pesquisadora Gabriela Amancio Galeazzo, autora do estudo, conduziu o trabalho de doutorado nos institutos Oceanográfico (IO) e de Química (IQ) da USP. Também participaram pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp), Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e Universidade Federal do ABC (UFABC).
O estudo representa, segundo os pesquisadores, um exemplo de como uma única coleta no mar profundo pode gerar anos de investigação científica. O ambiente ainda guarda organismos e mecanismos moleculares que permanecem pouco conhecidos pela ciência.
* Com informações - Agência Fapesp
