Uma enzima isolada de uma pena-do-mar consegue produzir luz em temperaturas próximas de 2°C, faixa semelhante à do ambiente onde o coral foi encontrado. Chamada AnmLuc, a luciferase teve atividade máxima em torno de 15 °C e continuou funcionando entre 2 °C e 5 °C em testes de laboratório.
A pesquisa foi conduzida a partir de um organismo bioluminescente coletado em 2019, durante uma expedição do navio oceanográfico Alpha Crucis, da Universidade de São Paulo (USP). O animal, da espécie Anthoptilum murrayi, foi retirado a cerca de 1.100 metros de profundidade no talude continental entre os Estados de São Paulo e Rio de Janeiro.
O mecanismo da emissão de luz
A luciferase catalisa a reação com a luciferina. Ao oxidar essa molécula, a enzima libera energia luminosa. Embora o organismo tenha emitido luz verde quando foi estimulado a bordo, a AnmLuc purificada produziu luz azul em laboratório.
Para os pesquisadores, essa diferença indica a participação de outra proteína no coral. A hipótese é que uma proteína fluorescente acessória absorva a luz azul gerada pela reação e a reemita em verde. A identificação dessa segunda molécula ainda está em andamento.
A AnmLuc foi encontrada por meio da análise do transcriptoma do coral, conjunto de moléculas de RNA que mostra quais genes estavam ativos. A sequência candidata foi inserida na bactéria Escherichia coli para a produção da enzima. No início, a bactéria fabricava a proteína de forma insolúvel. A equipe conseguiu superar o problema usando uma linhagem modificada para operar em baixas temperaturas.
Coleta e aplicações possíveis
O material foi obtido pelo projeto Deep Ocean, apoiado pelo programa BIOTA-FAPESP e coordenado por Marcelo Roberto Souto de Melo, do Instituto Oceanográfico da USP. As coletas usaram uma rede de arrasto com cerca de 20 metros de abertura e ocorreram entre 200 e 1.500 metros de profundidade.
A campanha reuniu amostras de peixes, lulas, moluscos e corais adaptados à escassez de luz e às altas pressões. “Uma única expedição rende anos de pesquisa”, disse Anderson Garbuglio de Oliveira, orientador do trabalho e professor da Universidade Yeshiva, nos Estados Unidos.
A pesquisa de doutorado de Gabriela Amancio Galeazzo foi realizada nos institutos Oceanográfico e de Química da USP, com colaboração de pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp), da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e da Universidade Federal do ABC (UFABC).
Luciferases são usadas como marcadores biológicos em pesquisas biomédicas porque a luz da reação permite acompanhar processos celulares e moleculares. Segundo Oliveira, o funcionamento da AnmLuc no frio pode favorecer o desenvolvimento de biossensores e sistemas moleculares para acompanhar processos celulares e o avanço de doenças.
A luciferase de Renilla reniformis, espécie de águas rasas que concentra grande parte dos estudos anteriores, atinge seu pico de atividade próximo dos 25 °C. A caracterização da AnmLuc é apresentada como a primeira análise bioquímica de uma luciferase proveniente de um coral de águas profundas.
