Imagine a dificuldade de acompanhar visualmente cinco pessoas espalhadas por um estádio. Os pesquisadores realizam feitos muito mais surpreendentes ao rastrear simultaneamente muitos fatores celulares diferentes, mas eles precisam de um kit de ferramentas de fluorescência expandido para aprimorar os recursos atuais.
Agora, em um estudo recentemente publicado na Biologia das Comunicaçõespesquisadores do SANKEN (Instituto de Pesquisa Científica e Industrial) da Universidade de Osaka modificaram geneticamente uma proteína para exibir o menor comprimento de onda de emissão de fluorescência atualmente disponível.
A fluorescência é um meio comum de visualizar microscopicamente o funcionamento interno das células. Por exemplo, uma biomolécula de interesse pode ser anexada geneticamente com uma proteína fluorescente (ou seja, um fluoróforo) que emite uma cor específica (ou seja, comprimento de onda) de luz. Ao anexar diferentes tipos de biomoléculas com diferentes fluoróforos, cada um emitindo um comprimento de onda de luz diferente, pode-se identificar e rastrear todas essas diferentes biomoléculas de uma só vez. Expandir a gama de possíveis comprimentos de onda emitidos pode expandir o número de biomoléculas que podem ser rastreadas simultaneamente. Este é o problema que os pesquisadores procuraram resolver.
“O limite de comprimento de onda de emissão curta de proteínas fluorescentes permaneceu o mesmo nos últimos 10 anos”, explica Kazunori Sugiura, autor principal. “Isso ocorre porque os pesquisadores anteriores geralmente se concentravam em fazer pequenas alterações em um dos aminoácidos dos mutantes de proteínas verdes fluorescentes”.
Em vez disso, os pesquisadores da Universidade de Osaka se concentraram em otimizar as interações entre o centro de fluorescência (ou seja, o cromóforo) e as moléculas de água e aminoácidos circundantes. Ao impedir a ionização e estabilizar a hidratação do cromóforo, o fluoróforo resultante – denominado Sumire – exibiu várias propriedades notáveis de fluorescência: (1) emissão em 414 nanômetros, um novo recorde; (2) brilho quase quatro vezes superior ao estado da arte; e (3) emissão estável de pH 5,5-9,0, que abrange a maior parte da faixa de pH observada na maioria das células.
“Também alcançamos a transferência de energia de ressonância de fluorescência, uma técnica de imagem biomolecular comum, entre Sumire e fluoróforos de proteínas comerciais comuns”, disse Takeharu Nagai, autor sênior. “Isto ilustra ainda mais a compatibilidade do Sumire com a análise multiparâmetro moderna.”
Este trabalho conseguiu usar a engenharia genética para expandir o kit de ferramentas de imagem celular, modificando o cromóforo de uma proteína fluorescente de uma maneira que ainda não havia sido considerada. A abordagem dos pesquisadores da Osaka University será útil para expandir ainda mais a gama de comprimentos de onda de fluorescência atingíveis a partir de proteínas modificadas, o que ajudará os pesquisadores a descobrir princípios biológicos que são importantes na saúde e na doença normais.