2009-04-26

Subject: Decifrada a fluorescência verde

 

Decifrada a fluorescência verde

 

 

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A proteína que tem fluorescência verde, e que levou à conquista do prémio Nobel pelos seus descobridores, finalmente encontrou o seu papel na vida, pintar o mundo de vermelho.

Desde que foi isolada a partir de uma espécie de alforreca no início da década de 60, a proteína fluorescente verde (GFP) tem sido usada como ferramenta biológica para seguir outras proteínas no interior das células. O gene da GFP é associado ao gene que codifica a proteína de interesse e inserido nas células. Por esse motivo, a célula vai produzir ambas as proteínas, permitindo seguir a proteína de interesse através da fluorescência.

No entanto, a função natural da GFP tem permanecido um mistério, pois para além das alforrecas, está naturalmente presente numa vasta gama de animais e plantas, incluindo algumas espécies de coral e de peixes.

Agora parece que a proteína verde é capaz de doar electrões, através de um processo desencadeado pela luz, a moléculas aceptadoras de electrões. Isto foi o que Konstantin Lukyanov, do Instituto de Química Bio-orgânica Shemyakin e Ovchinnikov de Moscovo, descobriu por acidente. Esses dadores de electrões desempenham papéis cruciais numa variedade de processos celulares e pode significar, por exemplo, que a GFP é usada para detectar luz em alguns organismos.

A equipa de Lukyanov estudava outra propriedade pouco compreendida da GFP, o facto de em carência de oxigénio a fluorescência verde virar vermelha, e enquanto analisavam o efeito de moléculas externas neste processo criaram grupos de controlo expostos ao oxigénio.

Os investigadores não esperavam ver nada nos grupos de controlo mas em vez disso, Lukyanov notou que na presença de moléculas que podiam aceitar electrões, como a benzoquinona ou a ferricianida de potássio, quando a luz incidia no sistema ficava vermelho, a mesma resposta observada em condições de carência de oxigénio.

A equipa colocou a hipótese de que quando a GFP é exposta à luz, os electrões excitados saltam para moléculas aceptadoras nas vizinhanças, o que poderia causar alterações no estrutura do cromóforo da GFP, a zona responsável pela sua cor.

Seguidamente analisaram o que acontecia em presença de moléculas biologicamente relevantes, como a proteína citocromo C e a nicotinamida adenina dinucleótido (NAD), ambas moléculas que ajudam as células a extrair energia dos glícidos e capazes de aceitar electrões. Mais uma vez, a GFP excitada pela luz ficou vermelha, sugerindo que estava a doar electrões a esses aceptadores.

 

"É muito inesperado que a GFP possa interagir com moléculas externas e doar electrões", diz Lukyanov, pois os seu cromóforo está encerrado numa cápsula proteica.

A equipa analisou GFP de várias fontes, incluindo diferentes espécies de alforrecas e plâncton, na presença de benzoquinona e ferricianida de potássio. Todos os organismos apresentaram a mudança para vermelho, excepto versões mutadas da GFP que brilham azul e ciano.

Os investigadores também introduziram o gene da GFP em células vivas de mamífero cultivadas em laboratório e descobriram o mesmo processo. Isto sugere que os cientistas também podem usar a GFP para detectar a oxidação/redução nas células, diz Lukyanov.

"Verificámos que o surgir do vermelho acontece em todas as GFP testadas, seja de que animal for", diz Lukyanov, sugerindo que o processo, desencadeado pela luz, pode ter evoluído há muito tempo. "É semelhante ao que acontece na fotossíntese."

A equipa ainda não sabe exactamente o que acontece durante o surgimento do vermelho mas conseguiram ver em mais detalhe o citocromo C e pensam que envolve a transferência de dois electrões. Duas moléculas de citocromo C são reduzidas por cada GFP que fica excitada pela luz. 

Marc Zimmer, químico computacional do Connecticut College de New London e que trabalha com a GFP, pensa que Lukyanov tem as melhores evidências até à data da função da GFP na natureza e está impressionado com o facto de o seu efeito ser tão generalizado. Mas o caso não está encerrado: "E todas as restantes proteínas fluorescentes?"

Lukyanov refere que este trabalho é uma hipótese mas pensa que os biólogos que usam a GFP como marcador devem ter em conta que ela pode estar a afectar as suas experiências. "Pode ser especialmente importante em casos em que a GFP é unida a parceiros activos do ponto de vista redox, como por exemplo citocromos ou flavoproteínas." 

 

 

Saber mais:

Alforreca fluorescente arrebata o prémio Nobel

 

 

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