E se no futuro os alimentos emitissem luz, os postes fossem substituídos por estruturas que contenham bactérias ou fosse possível estudar o desenvolvimento de doenças em modelos in vivo, sem a necessidade de métodos altamente invasivos? Graças à bioluminescência, tudo isso é possível!
A bioluminescência é definida como a emissão de luz por intermédio de um agente biológico. Esse fenômeno é observado em vários organismos, como algumas bactérias, fungos, insetos, águas-vivas e peixes. O processo de formação de luz biológica depende de uma reação bioquímica. Na maior parte dos organismos bioluminescentes, a reação bioquímica é mediada por uma enzima chamada luciferase.
Como exemplificado na imagem abaixo, a luciferase liga-se ao ATP. Este complexo é, então, responsável pela catálise da oxidação da luciferina, que passa de um estado de maior excitação para um estado de menor excitação, liberando luz como consequência.
Com a tecnologia do DNA recombinante tornou-se factível o isolamento da sequência da luciferase e a sua clonagem, possibilitando a expressão e purificação em larga escala, e também a expressão da mesma por organismos que naturalmente não possuem em seu DNA um gene que a codifique.
Atualmente, a bioluminescência vem sendo apontada como uma ferramenta de grande importância em diversas áreas como: saúde, pesquisa básica, agricultura e alimentos. Na entrevista publicada no canal do youtube da Fapesp, o professor Cassius Stevani do Instituto de Química da USP, explica a importância biotecnológica desse processo e a sua função ecológica.
Destacamos a seguir quatro aplicações inovadoras do uso da bioluminescência em conjunto com a biotecnologia, confira!
1) Indústria de alimentos: A Lick’n Light é uma companhia chinesa que produz pirulitos que contêm a proteína luciferase e o substrato luciferina em sua composição. Quando consumido, o produto emite luz por meio da reação bioquímica da bioluminescência.
O pirulito foi submetido aos testes de seguranças exigidos pelo FDA, que comprovaram que o consumo dos produtos da empresa Lick´n Light não colocam em risco a saúde humana. Outro ponto importante é que a empresa destaca-se como a pioneira no uso de bioluminescência em produtos alimentícios.
2) Imagens in vivo: Com o uso da bioluminescência, pesquisadores podem injetar células marcadas com a luciferase em organismos modelos, como camundongos, e obter imagens em tempo real de como as células tumorais agem, ou até mesmo elucidar os mecanismos de migração e diferenciação celular das células-tronco.
Outra aplicação é a injeção de células do sistema imune marcadas com a luciferase em modelos animais, permitindo uma maior compreensão de como determinadas doenças são combatidas pelo sistema imunológico. Por ser um método minimamente invasivo, de baixo custo e de fácil reprodutibilidade, tornou-se uma das principais formas de se obter imagens in vivo atualmente.
Imagem in vivo de camundongo injetado com células bioluminescentes. Fonte: LI-COR Biosciences GmbH/Atlas of Science
3) Iluminação de ambientes : Conforme os centros urbanos crescem, a demanda por novas fontes sustentáveis para a iluminação dos espaços públicos torna-se necessária, uma vez que 15% da energia elétrica consumida é destinada à iluminação, o que acarreta na liberação de 1,7 bilhões de toneladas de gás carbônico anualmente.
Pensando em uma alternativa, a start-up francesa Glowee é pioneira no desenvolvimento de tecnologia para a iluminação e decoração de locais públicos utilizando bactérias bioluminescentes como fonte de luz. Os microrganismos utilizados são geneticamente modificados para emitirem luz de forma mais eficiente e estável.
Outro ponto positivo é a possibilidade do uso de resíduos orgânicos como substrato para a geração de luz. Os microrganismos bioluminescentes são alocados em estruturas que podem apresentar diversas formas e volumes, viabilizando o uso de uma fonte de luz que não cause impactos ao meio ambiente e que seja visualmente dinâmica.
[/et_pb_text][et_pb_image admin_label=”Image 2″ src=”http://profissaobiotec.com.br/wp-content/uploads/2018/07/6.png” url_new_window=”on” animation=”off” show_in_lightbox=”off” url=”https://unsplash.com/photos/tr1po6kOWEc” use_overlay=”off” sticky=”on” align=”center” max_width=”600px” force_fullwidth=”off” always_center_on_mobile=”on” use_border_color=”off” border_color=”#ffffff” border_style=”solid”] [/et_pb_image][et_pb_text admin_label=”Legenda” background_layout=”light” text_orientation=”justified” use_border_color=”off” border_color=”#ffffff” border_style=”solid” saved_tabs=”all”]Simulação da fachada de um prédio iluminado com estruturas compostas por bactérias bioluminescentes. Fonte: Glowee
[/et_pb_text][et_pb_text admin_label=”Text 3″ background_layout=”light” text_orientation=”justified” use_border_color=”off” border_color=”#ffffff” border_style=”solid”]4) Plantas bioluminescentes : Engenheiros do MIT desenvolveram um sistema para a produção de plantas bioluminescentes por meio da incorporação de nanopartículas nas folhas. O intuito da pesquisa é desenvolver plantas que futuramente possam substituir abajures, gerando luz sem a necessidade de uma fonte de energia elétrica.
Para que isso fosse possível, os pesquisadores encapsularam a enzima luciferase e o substrato luciferina em nanopartículas de sílica, que foram colocadas em uma solução juntamente com a planta, para que esta absorvesse as nanopartículas, obtendo os componentes necessários para a produção de luz. O estudo, que mostrou ser muito promissor, ainda continua em fase de testes. Atualmente a equipe responsável pelo projeto está estudando alternativas para aumentar o tempo de duração e intensidade da emissão de luz por bioluminescência em modelos vegetais.
[/et_pb_text][et_pb_image admin_label=”Image 2″ src=”http://profissaobiotec.com.br/wp-content/uploads/2018/07/6.jpg” url_new_window=”on” animation=”off” show_in_lightbox=”off” url=”https://unsplash.com/photos/tr1po6kOWEc” use_overlay=”off” sticky=”on” align=”center” max_width=”600px” force_fullwidth=”off” always_center_on_mobile=”on” use_border_color=”off” border_color=”#ffffff” border_style=”solid”] [/et_pb_image][et_pb_text admin_label=”Legenda” background_layout=”light” text_orientation=”justified” use_border_color=”off” border_color=”#ffffff” border_style=”solid” saved_tabs=”all”]MIT desenvolve tecnologia para a produção de plantas bioluminescentes. Fonte: Seon-Yeong Kwak/MIT News
[/et_pb_text][et_pb_text admin_label=”Text 3″ background_layout=”light” text_orientation=”justified” use_border_color=”off” border_color=”#ffffff” border_style=”solid”]Não deixe de conferir outros artigos muito interessantes sobre inovação e bioluminescência já publicados aqui no Profissão Biotec: 5 inovações biotecnológicas que estão mudando o mundo, Biomimetismo: se inspirando na vida para encontrar soluções e Glowworms: organismos fantásticos e onde habitam
Deixe seu comentário contando pra gente o que você achou do uso da bioluminescência aliado a biotecnologia. Você acredita que a bioluminescência tem o potencial para um dia substituir as fontes convencionais de geração de luz?
[/et_pb_text][et_pb_text admin_label=”referencias” background_layout=”light” text_orientation=”justified” use_border_color=”off” border_color=”#ffffff” border_style=”solid”]
Achei muito interessante! Na minha opinião a bioluminescência tem um grande potencial de substituir as fontes convencionais de luz, acredito que a biotecnologia irá melhorar cada vez mais aspectos do nosso dia a dia de maneira limpa e sustentável.
Acho incrível as plantas luminescentes! Sonho com o dia que ao fazer uma caminhada noturna na praça xwy, as plantas todas tenham seu brilho hehehe.
São bem populares também os peixes luminescentes, tem um zebrafish de marca glofish que vendem nos EUA.