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Brilho de fungos tem mecanismo unificado

Químicos revelam sistema enzimático que produz luminescência em linhagens distintas

MARIA GUIMARÃES | Edição Online 19:20 12 de abril de 2012

 

No laboratório, extratos produzem brilho

No mundo dos cogumelos também há vaga-lumes. São os fungos bioluminescentes, que no escuro emitem um brilho verde (ver Pesquisa FAPESP nº 168). Mesmo em ramos muito distantes da árvore genealógica desses organismos, a luminosidade tem uma única origem química: a quebra da mesma substância luciferina pela enzima luciferase, segundo acaba de mostrar o grupo do químico Cassius Stevani, da Universidade de São Paulo (USP) em artigo que será a capa da edição de maio da Photochemical & Photobiological Sciences, mas já está disponível no site da revista.

O resultado é inesperado porque são apenas 71 espécies de fungos bioluminescentes em meio a quase 100 mil descritas. E com parentesco muitas vezes distante, distribuídas em quatro linhagens que divergiram no início da evolução desse grupo. Sendo a emissão de brilho uma característica rara, seria de se esperar que cada um dos casos tivesse surgido de forma independente. “É uma questão interessante do ponto de vista evolutivo”, resume Stevani.

Em termos químicos, foi um avanço recente – também pelo grupo da USP, em 2009 – provar que a bioluminescência dos fungos tem natureza enzimática, hipótese que andava desacreditada. Funciona, portanto, como o pisca-pisca dos vaga-lumes, por um sistema de luciferina e luciferase. Só que esses nomes são usados de maneira genérica: luciferina é qualquer substância que, quebrada por uma enzima específica, emite luz. Mas a luciferina dos insetos, por exemplo, é completamente diferente daquela dos fungos.

Para verificar se a substância é a mesma entre uma espécie e outra, a equipe de Stevani emprega, inicialmente, uma estratégia mais simples do que determinar a estrutura das moléculas. “Fazemos um extrato do fungo a frio, que contém a enzima, e outro a quente, onde fica o substrato”, explica. Anderson Oliveira, à época seu aluno de doutorado, levou esses extratos para a Califórnia, onde os analisou junto com os de espécies norte-americanas, no laboratório de Dennis Desjardin, da Universidade Estadual de San Francisco. Ao combinar o extrato frio e o quente num frasco em laboratório, um aparelho especializado consegue medir a emissão de luz, mesmo que se misture – e essa foi a grande descoberta – a luciferina de uma espécie à luciferase de outra. “Todas as combinações entre fungos diferentes geraram luz”, comemora Stevani.

Exceto quando entraram na combinação três espécies não bioluminescentes, sugerindo que a luciferina e a luciferase típicas dos fungos luminosos não estão presentes nelas. No que diz respeito à evolução, o resultado indica que o mecanismo enzimático emissor de brilho apareceu no início da diversificação dos fungos, e depois se perdeu em boa parte das espécies. “Deve ter surgido para lidar com a crescente emissão de oxigênio pelas plantas, uma forma de combate ao o estresse oxidativo”, propõe o químico. Para entender melhor o mecanismo e sua evolução, o grupo agora trabalha em descobrir a estrutura das proteínas envolvidas, assim como os genes que indicam a sua produção.


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