{"id":342131,"date":"2026-04-14T04:08:12","date_gmt":"2026-04-14T04:08:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/342131\/"},"modified":"2026-04-14T04:08:12","modified_gmt":"2026-04-14T04:08:12","slug":"sistema-avancado-de-bioluminescencia-e-inspirado-em-larva-de-besouro-brasileiro","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/342131\/","title":{"rendered":"Sistema avan\u00e7ado de bioluminesc\u00eancia \u00e9 inspirado em larva de \u2018besouro brasileiro\u2019"},"content":{"rendered":"

Herton Escobar | Ag\u00eancia FAPESP<\/strong> \u2013 Pesquisadores da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar) se inspiraram na cabe\u00e7a luminosa de uma larva de besouro para desenvolver um sistema avan\u00e7ado de bioluminesc\u00eancia, aplic\u00e1vel ao imageamento de processos biol\u00f3gicos e patol\u00f3gicos em mam\u00edferos.<\/p>\n

O inseto em quest\u00e3o \u00e9 a larva-trenzinho, da esp\u00e9cie Phrixotrix hirtus, que ocorre quase que exclusivamente no Brasil e \u00e9 o \u00fanico organismo conhecido capaz de produzir bioluminesc\u00eancia de cor vermelha. A enzima respons\u00e1vel por gerar essa luz na cabe\u00e7a do animal foi clonada no fim da d\u00e9cada de 1990 pelo bioqu\u00edmico brasileiro Vadim Viviani<\/strong><\/a>, durante um p\u00f3s-doutorado no Jap\u00e3o.<\/p>\n

Agora, cerca de 25 anos depois, seu grupo de pesquisa na UFSCar acaba de criar uma ferramenta de investiga\u00e7\u00e3o, baseada numa vers\u00e3o mutante dessa mol\u00e9cula e em qu\u00edmica combinat\u00f3ria.<\/p>\n

A nova luciferase \u2013 como s\u00e3o chamadas as enzimas produtoras de bioluminesc\u00eancia \u2013 permite observar a ocorr\u00eancia de fen\u00f4menos biol\u00f3gicos e patol\u00f3gicos como c\u00e2ncer e infec\u00e7\u00f5es em tempo real no organismo de mam\u00edferos, mesmo em camadas profundas de tecido, com maior efic\u00e1cia do que as tecnologias atualmente dispon\u00edveis.<\/p>\n

O uso da bioluminesc\u00eancia para pesquisa em mam\u00edferos \u00e9 especialmente desafiador, porque seus organismos s\u00e3o ricos em hemoglobina, mioglobina, melanina e outros pigmentos naturais que absorvem a luz gerada na maioria das rea\u00e7\u00f5es bioluminescentes (de tonalidade azul, verde ou verde-amarelo), dificultando a sua detec\u00e7\u00e3o. Na pr\u00e1tica, isso limita a aplica\u00e7\u00e3o da t\u00e9cnica em diversas situa\u00e7\u00f5es envolvendo modelos animais que s\u00e3o fundamentais para as ci\u00eancias biom\u00e9dicas, como ratos, camundongos e coelhos.<\/p>\n

\u201cPor isso existe a necessidade de sistemas que emitem luz vermelha, especialmente na faixa do vermelho distante; a luz vermelha passa facilmente por esses tecidos, inclusive tecido \u00f3sseo\u201d, explica Viviani \u00e0 Ag\u00eancia FAPESP<\/strong>. \u00c9 exatamente isso que seu grupo de pesquisa vem desenvolvendo na UFSCar, em colabora\u00e7\u00e3o com cientistas de outras institui\u00e7\u00f5es do Jap\u00e3o.<\/p>\n

O avan\u00e7o mais recente desse esfor\u00e7o \u00e9 um novo sistema capaz de gerar bioluminesc\u00eancia na faixa do vermelho distante \u2013 com comprimentos de onda acima de 650 nan\u00f4metros (nm) \u2013, de forma mais brilhante, est\u00e1vel e duradoura do que os sistemas atuais.<\/p>\n

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\n\u00c0 esquerda, o novo sistema criado por cientistas da UFSCar; \u00e0 direita, o sistema comercial Akaluc\/AkaLumine, o mais usado atualmente (imagem: Gabriel Felder Pelentir)<\/p>\n

Os resultados do estudo, apoiado pela FAPESP (processos 22\/03538-0<\/strong><\/a>, 20\/07649-6<\/strong><\/a> e 17\/22262-8<\/strong><\/a>), foram publicados<\/strong><\/a> na revista Chemical & Biomedical Imaging. A pesquisa tamb\u00e9m \u00e9 financiada pela FAPESP por meio do Projeto Tem\u00e1tico \u201cBioluminesc\u00eancia: biodiversidade; origem metab\u00f3lica; estrutura\/fun\u00e7\u00e3o e engenharia de luciferases; empregos em biossensores, bioensaios e bioindica\u00e7\u00e3o ambiental<\/strong><\/a>\u201d, liderado por Viviani e sediado no Centro de Ci\u00eancias e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS) da UFSCar, em Sorocaba (SP).<\/p>\n

Inspira\u00e7\u00e3o natural<\/strong><\/p>\n

Bioluminesc\u00eancia \u00e9 a produ\u00e7\u00e3o de luz por meio de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas dentro de um organismo vivo. Ela ocorre quando as enzimas luciferases catalisam a oxida\u00e7\u00e3o de mol\u00e9culas conhecidas como luciferinas. V\u00e1rias esp\u00e9cies de animais, plantas, fungos e microrganismos utilizam essa capacidade luminosa para se comunicar, atrair presas ou afastar predadores. O exemplo mais conhecido \u00e9 o dos vagalumes, que usam seu pisca-pisca para atrair parceiros.<\/p>\n

No caso da larva-trenzinho, a bioluminesc\u00eancia parece servir a duas fun\u00e7\u00f5es. Ela possui lanternas verdes espalhadas pelas laterais do corpo, que acendem quando o inseto \u00e9 tocado ou se sente amea\u00e7ado, aparentemente como uma forma de assustar predadores. J\u00e1 a luz vermelha da cabe\u00e7a \u201c\u00e9 mais enigm\u00e1tica\u201d, segundo Viviani. Pesquisadores suspeitam que ela sirva como um tipo de lanterna, para iluminar o ambiente noturno enquanto a larva busca por comida em meio ao folhi\u00e7o, no ch\u00e3o da mata. Como a maioria dos organismos terrestres possui pouca sensibilidade \u00e0 luz vermelha, essa seria uma forma de iluminar suas presas sem ser detectada por elas nem chamar a aten\u00e7\u00e3o de predadores, avalia Viviani.<\/p>\n

Gene-rep\u00f3rter<\/strong><\/p>\n

Luciferases extra\u00eddas da natureza ou sintetizadas em laborat\u00f3rio j\u00e1 s\u00e3o usadas h\u00e1 d\u00e9cadas em pesquisas cient\u00edficas para observar e monitorar sistemas biol\u00f3gicos, tanto em modelos in vitro (como culturas de c\u00e9lulas) quanto in vivo (em modelos animais), por meio da bioluminesc\u00eancia. Elas funcionam como biossensores, ou \u201cgenes-rep\u00f3rteres\u201d, que produzem luz ao encontrar uma situa\u00e7\u00e3o ou um fen\u00f4meno espec\u00edfico que os cientistas desejam estudar \u2013 por exemplo, para sinalizar a express\u00e3o de determinados genes, indicar mudan\u00e7as de pH ou alertar para a presen\u00e7a de bact\u00e9rias patog\u00eanicas. O leque de poss\u00edveis aplica\u00e7\u00f5es \u00e9 amplo, incluindo a detec\u00e7\u00e3o de processos metast\u00e1ticos (quando c\u00e9lulas cancer\u00edgenas se espalham pelo corpo), o rastreamento de infec\u00e7\u00f5es e o monitoramento de rea\u00e7\u00f5es metab\u00f3licas e processos bioqu\u00edmicos diversos\u00a0envolvidos no desenvolvimento de f\u00e1rmacos.<\/p>\n

A aplica\u00e7\u00e3o dessas tecnologias em pesquisas com mam\u00edferos, por\u00e9m, ainda \u00e9 limitada em fun\u00e7\u00e3o da absor\u00e7\u00e3o da luz pelos tecidos circundantes. Inspirados pelo brilho vermelho da larva-trenzinho, ent\u00e3o, Viviani e seus colaboradores se propuseram a superar esse gargalo. O primeiro sucesso veio em 2021, com a publica\u00e7\u00e3o de um sistema de bioluminesc\u00eancia na faixa do vermelho distante (650 nm), que utilizava uma vers\u00e3o geneticamente modificada da luciferase da Phrixotrix hirtus, acoplada a uma luciferina sint\u00e9tica, produzida por colaboradores da Universidade de Eletro-Comunica\u00e7\u00f5es em T\u00f3quio, no Jap\u00e3o (leia mais em: agencia.fapesp.br\/35157<\/strong><\/a>\u00a0e\u00a0agencia.fapesp.br\/31554<\/strong><\/a>).<\/p>\n

Esse primeiro sistema j\u00e1 era superior aos dispon\u00edveis no mercado, mas os pesquisadores n\u00e3o se deram por satisfeitos. O novo trabalho, publicado agora, descreve um sistema ainda melhor do que o de 2021, mais luminoso e com um comprimento de onda ainda maior (chegando a 660 nm).<\/p>\n

Segundo Viviani, o resultado deriva de uma combina\u00e7\u00e3o de t\u00e9cnicas de qu\u00edmica combinat\u00f3ria com engenharia gen\u00e9tica. \u201cDe um lado voc\u00ea modifica o substrato, que \u00e9 a luciferina, para emitir uma luz vermelha; e do outro, voc\u00ea modifica a luciferase que aceita esse substrato, tentando aumentar o brilho e deslocar a luz ainda mais para o vermelho distante\u201d, explica o professor.<\/p>\n

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\nA larva-trenzinho \u00e9 o \u00fanico organismo conhecido capaz de produzir bioluminesc\u00eancia de cor vermelha (imagens: Vadim Viviani\/Gene Reports, 2017 e\u00a0Scientific Reports, 2019)<\/p>\n

Engenharia gen\u00e9tica<\/strong><\/p>\n

O primeiro autor do artigo \u00e9 o bi\u00f3logo Gabriel Felder Pelentir<\/strong><\/a>, doutorando orientado por Viviani pelo Programa de P\u00f3s-Gradua\u00e7\u00e3o em Biotecnologia. Partindo do conhecimento que o grupo j\u00e1 tinha acumulado sobre a estrutura molecular da luciferina da larva-trenzinho, ele resolveu testar se era poss\u00edvel melhorar ainda mais a performance do sistema, modificando os amino\u00e1cidos que comp\u00f5em o s\u00edtio ativo da mol\u00e9cula \u2013 ou seja, que fazem o encaixe da luciferase com a luciferina.<\/p>\n

\u201cA gente escolhe o amino\u00e1cido que quer mudar e faz todas as muta\u00e7\u00f5es de amino\u00e1cidos que podem ocorrer ali, para avaliar quais s\u00e3o as melhores\u201d, explica Pelentir.<\/p>\n

Viviani destaca que esse trabalho s\u00f3 p\u00f4de ser realizado gra\u00e7as a outro projeto de doutorado, realizado entre 2015 e 2019 \u2013 tamb\u00e9m orientado por ele e apoiado pela FAPESP \u2013, em que a ent\u00e3o aluna Vanessa Rezende Bevilaqua<\/strong><\/a>, usando an\u00e1logos maiores de luciferina, mostrou que a\u00a0luciferase da larva-trenzinho tem s\u00edtio ativo maior do que o das luciferases cl\u00e1ssicas de vagalumes. Foi esse conhecimento, segundo ele, que abriu caminho para adequar por engenharia gen\u00e9tica o s\u00edtio ativo da enzima.<\/p>\n

Bevilaqua, hoje professora da Pontif\u00edcia Universidade Cat\u00f3lica, em Sorocaba, tamb\u00e9m \u00e9 autora do trabalho. Ela e Pelentir testaram o novo sistema em c\u00e9lulas de mam\u00edferos e mostraram que ele teve performance superior \u00e0 do sistema comercial Akaluc\/AkaLumine<\/strong><\/a>, que \u00e9 o mais usado para aplica\u00e7\u00f5es na faixa do vermelho distante ou infravermelho pr\u00f3ximo.<\/p>\n

No rastro dos vagalumes<\/strong><\/p>\n

Para Pelentir, o projeto \u00e9 uma oportunidade de unir duas paix\u00f5es: a bioqu\u00edmica e a bioluminesc\u00eancia. \u201cEu adorava ca\u00e7ar vagalumes quando era pequeno\u201d, lembra o jovem doutorando, de 26 anos. \u201cAs pessoas n\u00e3o fazem ideia de como \u00e9 bonita e como \u00e9 incr\u00edvel a bioluminesc\u00eancia. Ent\u00e3o, unir esse fen\u00f4meno com pesquisa e bioqu\u00edmica \u00e9 o que me motiva.\u201d<\/p>\n

O Brasil abriga a maior diversidade de insetos bioluminescentes do planeta, segundo Viviani. De um total de 2.500 esp\u00e9cies descritas no mundo, cerca de um quinto (500) est\u00e1 no Brasil. \u201cS\u00f3 que o n\u00famero deve ser bem maior, porque tem muitas esp\u00e9cies que ainda n\u00e3o foram descobertas ou n\u00e3o foram descritas nem na Mata Atl\u00e2ntica nem no Cerrado, e muito menos na Amaz\u00f4nia\u201d, observa o pesquisador. \u201cE a gente sabe que n\u00e3o \u00e9 s\u00f3 bonito; tem utilidade para a ci\u00eancia e, claramente, para inova\u00e7\u00e3o tecnol\u00f3gica\u201d, completa.<\/p>\n

Al\u00e9m das aplica\u00e7\u00f5es em biomedicina, as luciferases tamb\u00e9m s\u00e3o usadas como biossensores na \u00e1rea ambiental\u00a0para a detec\u00e7\u00e3o de poluentes e outras subst\u00e2ncias t\u00f3xicas.<\/p>\n

O laborat\u00f3rio de Viviani na UFSCar abriga o maior banco de luciferases do mundo, com cerca de 20 luciferases selvagens, isoladas da biodiversidade brasileira, e centenas de vers\u00f5es mutantes dessas enzimas. V\u00e1rias dessas mol\u00e9culas e suas aplica\u00e7\u00f5es j\u00e1 foram patenteadas (leia mais em: revistapesquisa.fapesp.br\/verde-amarelo-ou-vermelho\/<\/strong><\/a>).<\/p>\n

O artigo Brighter NIR bioluminescence system for mammalian cell bioimaging based on engineered railroadworm luciferase and 6\u2032-aminoluciferin analogues pode ser lido em: pubs.acs.org\/doi\/10.1021\/cbmi.5c00163<\/strong><\/a>.

\n\u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Herton Escobar | Ag\u00eancia FAPESP \u2013 Pesquisadores da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar) se inspiraram na cabe\u00e7a…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":342132,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_share_on_mastodon":"0"},"categories":[86],"tags":[58910,58928,58921,1353,58937,58933,785,58900,2780,58901,58899,33955,7653,11711,726,10544,58908,16079,1776,58932,58930,58929,58909,58925,58927,1044,58922,58911,2537,50938,56790,48655,11727,58939,116,36513,58904,1464,13723,461,58931,15788,58902,58916,58917,58898,27134,58919,43576,58918,58915,58924,58903,58920,58936,9560,32,58934,58905,58906,33,58913,42786,117,58897,58926,20829,27575,58938,58907,58912,58935,58940,10856,58923,58914],"class_list":["post-342131","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-saude","tag-58910","tag-660-nanometros","tag-absorcao-de-luz","tag-animais","tag-atracao-de-parceiros","tag-atracao-de-presas","tag-azul","tag-besouro","tag-biodiversidade","tag-bioimagem","tag-bioluminescencia","tag-biomedicina","tag-bioquimica","tag-biotecnologia","tag-brasil","tag-brilho","tag-cabeca-luminosa","tag-camundongos","tag-cancer","tag-ccts","tag-centro-de-ciencias-e-tecnologias-para-a-sustentabilidade","tag-chemical-biomedical-imaging","tag-clonagem","tag-coelhos","tag-comprimentos-de-onda","tag-comunicacao","tag-cromaticidade","tag-decada","tag-defesa","tag-durabilidade","tag-enzima","tag-estabilidade","tag-fungos","tag-gabriel-felder-pelentir","tag-health","tag-hemoglobina","tag-imageamento","tag-infeccoes","tag-inspiracao","tag-japao","tag-laboratorio-de-bioquimica-e-tecnologias-da-bioluminescencia","tag-larva","tag-larva-trenzinho","tag-luciferase","tag-luciferina","tag-luz-vermelha-distante","tag-mamiferos","tag-melanina","tag-microrganismos","tag-mioglobina","tag-molecula","tag-pesquisa-biomedica","tag-phrixotrix-hirtus","tag-pigmentos-naturais","tag-pisca-pisca","tag-plantas","tag-portugal","tag-predadores","tag-processos-biologicos","tag-processos-patologicos","tag-pt","tag-quimica-combinatoria","tag-ratos","tag-saude","tag-sistema-emissor","tag-tecido-osseo","tag-toquio","tag-ufscar","tag-universidade-de-eletro-comunicacoes","tag-universidade-federal-de-sao-carlos","tag-vadim-viviani","tag-vagalumes","tag-vanessa-rezende-bevilaqua","tag-verde","tag-verde-amarelo","tag-versao-mutante"],"share_on_mastodon":{"url":"","error":"Validation failed: Text character limit of 500 exceeded"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/342131","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=342131"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/342131\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media\/342132"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=342131"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=342131"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=342131"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}