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A doutoranda testava no escuro, a bordo do navio, cada bicho que a rede de vinte metros trazia do fundo do mar, até que uma pena-do-mar recolhida a mil e cem metros de profundidade acendeu sozinha e virou a primeira enzima de luz já descrita num coral de águas profundas.
A pesquisadora é Gabriela Amancio Galeazzo. O trabalho é o doutorado dela, conduzido nos institutos Oceanográfico e de Química da USP.
A orientação ficou com Anderson Garbuglio de Oliveira, hoje professor na Universidade Yeshiva, nos Estados Unidos. Pesquisadores da Unesp, da Unifesp e da UFABC também assinam o estudo, conforme a Agência FAPESP.
A coleta veio de uma rede que não procurava aquilo
O material biológico saiu de uma das campanhas do projeto Deep Ocean, apoiado pelo programa BIOTA-FAPESP e coordenado pelo professor Marcelo Roberto Souto de Melo, do Instituto Oceanográfico.
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A equipe usou uma rede de arrasto com cerca de 20 metros de abertura e fez coletas entre 200 e 1.500 metros de profundidade, no talude entre São Paulo e Rio de Janeiro.
Subiram peixes, lulas, moluscos e corais adaptados à escassez de luz e à alta pressão.
“A chance de uma rede de 20 metros capturar exatamente o organismo que você procura é quase nula. Sabíamos que encontraríamos seres bioluminescentes, mas não quais espécies apareceriam”, explicou Oliveira à Agência FAPESP.
Todo bicho passava por um teste numa sala escura do navio
Como ninguém sabia de antemão quais animais emitiam luz, o procedimento era testar todos, um por um, sem luz nenhuma no ambiente.
“Como não sabíamos previamente quais animais emitiam luz, todos os exemplares passavam por testes em uma sala escura a bordo. Foi quando observamos que essa pena-do-mar emitia uma luz verde ao ser estimulada”, contou Galeazzo.
O exemplar era uma Anthoptilum murrayi, recolhida a cerca de 1.100 metros. É um cnidário, do mesmo grupo das águas-vivas.
Por que ninguém tinha feito isso antes com um coral de profundidade
A bioluminescência é comum no oceano profundo, porém o mecanismo molecular por trás dela continua pouco compreendido entre corais e outros antozoários.
Até agora, a maior parte dos estudos se concentrava na Renilla reniformis, uma espécie de águas rasas. Segundo os autores, este é o primeiro trabalho a caracterizar bioquimicamente uma luciferase vinda de um coral de mar profundo.
Luciferase é o nome da enzima que dispara a reação de luz. Sem ela, o animal não acende.
Descrever uma luciferase nova não é detalhe de catálogo. Cada uma tem temperatura, cor e estabilidade próprias, e é justamente essa variação que define para que ela serve fora do mar.
Procurar o gene foi como achar um livro numa biblioteca inteira
Para localizar a enzima, o grupo analisou o transcriptoma do coral, que é o conjunto de moléculas de RNA capaz de revelar quais genes estavam ativos no organismo.
A busca procurava sequências parecidas com as de outras luciferases já conhecidas.
“É como procurar um livro específico em uma biblioteca enorme. Identificamos uma sequência candidata muito promissora”, disse a pesquisadora.
Mais de um ano tentando fazer uma bactéria produzir a enzima
O gene identificado foi inserido na bactéria Escherichia coli, que é o cavalo de batalha padrão de qualquer laboratório de biologia molecular. E aí veio o problema.
“No começo, a bactéria produzia a enzima de forma insolúvel, inviabilizando o estudo. Passamos mais de um ano testando condições até descobrir que uma linhagem bacteriana modificada para operar em baixas temperaturas conseguia fabricar a luciferase corretamente”, relatou Galeazzo.
Foram, portanto, mais de doze meses só para conseguir a matéria-prima do experimento.
A enzima trabalha no frio, e é isso que a torna diferente
Aqui está o achado que dá utilidade prática ao trabalho.
A luciferase de referência, extraída da espécie de águas rasas, funciona melhor perto de 25 °C. A nova enzima tem atividade máxima em torno de 15 °C e mantém de 30% a 40% do desempenho entre 2 °C e 5 °C.
Ou seja, ela continua acendendo numa temperatura em que a versão conhecida praticamente para.
O animal emite verde, mas a enzima isolada emite azul
Esse é o detalhe que ainda intriga o grupo. O animal vivo emite luz verde, em torno de 515 nanômetros, enquanto a enzima purificada em laboratório emite azul, perto de 495 nanômetros.
A diferença sugere que existe alguma outra proteína no organismo deslocando a cor, algo que o estudo não resolve.
A proteína tem cerca de 35 quilodáltons, que é um tamanho manejável para uso laboratorial.
Enzima grande demais atrapalha. Ela tende a interferir no sistema que se quer observar, portanto o tamanho compacto conta como vantagem prática nesse tipo de aplicação.
Para que serve uma luz que funciona a dois graus
A perspectiva apontada pelos autores é o uso em biossensores e sistemas moleculares capazes de acompanhar processos celulares e o avanço de doenças.
Trabalhar em baixa temperatura importa porque muito material biológico precisa ficar refrigerado. Uma enzima que só acende a 25 graus obriga a aquecer a amostra, e nem toda amostra aguenta.
Convém registrar que isso é perspectiva dos pesquisadores, não produto disponível.
O caminho entre caracterizar uma enzima em bancada e ter um reagente comercial costuma levar anos, e passa por validação em outros laboratórios antes de qualquer aplicação clínica.
Sete anos entre a coleta e a publicação
A campanha oceanográfica que trouxe o exemplar aconteceu em setembro de 2019, a bordo do navio Alpha Crucis. A divulgação do resultado saiu em 4 de setembro deste ano.
“Participam taxonomistas, oceanógrafos, químicos e especialistas em diversos grupos de organismos. Uma única expedição rende anos de pesquisa”, resumiu Oliveira.
Esse tempo entre a coleta e a resposta é comum quando o objeto de estudo vem de mais de mil metros abaixo da superfície, como acontece também com o que se descobre furando o próprio fundo do oceano.
Fico imaginando quantos organismos passaram por aquela sala escura sem acender nada, antes de um deles acender.
A entrevista completa com os dois pesquisadores está na reportagem da Agência FAPESP, assinada por Thabata Oliveira.
E você, acredita que uma pesquisa de sete anos por uma enzima de coral vale o investimento público?
