Uma equipe de pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) realizou uma expedição a bordo do navio oceanográfico Alpha Crucis, resultando na descoberta inédita de uma luciferase — enzima responsável pela bioluminescência — em um coral de águas profundas. A molécula foi isolada do animal marinho Anthoptilum murrayi, um tipo de cnidário, grupo que inclui águas-vivas e anêmonas. A pesquisa, publicada na revista Biochemical and Biophysical Research Communications neste mês, representa um avanço significativo no entendimento dos mecanismos de luz em organismos marinhos em ambientes extremos.
A coleta do organismo ocorreu em 2019, na região do talude continental entre os Estados de São Paulo e Rio de Janeiro, uma área caracterizada por um declive submarino acentuado que marca a transição entre a plataforma continental e o oceano profundo. Essa região, de difícil acesso, é conhecida por sua biodiversidade adaptada às condições de alta pressão, baixa temperatura e ausência de luz. A equipe utilizou uma rede de arrasto com 20 metros de abertura, realizando coletas entre 200 e 1.500 metros de profundidade, incluindo peixes, lulas, moluscos e corais adaptados ao ambiente extremo.
O estudo detalha as propriedades bioquímicas da enzima recém-descoberta, denominada AnmLuc, que catalisa a reação responsável pela emissão de luz no animal. A bioluminescência resulta do encontro da luciferase com a molécula luciferina; ao oxidar essa substância, a enzima libera energia luminosa. Uma das descobertas mais relevantes foi a adaptação da AnmLuc ao frio extremo, uma característica que amplia o entendimento sobre a evolução da bioluminescência em espécies de ambientes profundos e extremos, além de abrir possibilidades para aplicações biotecnológicas, como biossensores e sistemas de monitoramento molecular de processos celulares e de doenças.
A pesquisa foi conduzida no âmbito do doutorado de Gabriela Amancio Galeazzo, sob orientação do professor Anderson Garbuglio de Oliveira, atualmente na Universidade Yeshiva, nos Estados Unidos. Além de pesquisadores da USP, participaram também especialistas das universidades Estadual Paulista (Unesp), Federal de São Paulo (Unifesp) e Federal do ABC (UFABC). O material biológico foi obtido durante uma campanha do projeto Deep Ocean, apoiado pelo programa BIOTA-FAPESP e coordenado pelo professor Marcelo Roberto Souto de Melo, do Instituto Oceanográfico da USP.
Durante a expedição, os cientistas coletaram organismos a diferentes profundidades, buscando compreender a biodiversidade adaptada às condições do oceano profundo. Como a bioluminescência é comum nesse ambiente, a chance de capturar espécies específicas é baixa, dependendo da sorte. A pena-do-mar Anthoptilum murrayi foi encontrada a aproximadamente 1.100 metros de profundidade. Os exemplares foram submetidos a testes em uma sala escura a bordo do navio, onde foi observada a emissão de luz verde ao serem estimulados, o que motivou a investigação detalhada do mecanismo molecular responsável.
A análise do transcriptoma do coral revelou a presença de um gene que codifica a nova luciferase, que foi inserido em bactérias Escherichia coli para produção em laboratório. A produção inicial apresentou dificuldades, pois a enzima era insolúvel, mas após um ano de testes, a equipe conseguiu uma linhagem bacteriana adaptada para produzir a enzima corretamente em temperaturas mais baixas, próximas às do habitat natural do coral. Os testes demonstraram que a AnmLuc atinge sua atividade máxima por volta de 15 °C e mantém eficiência entre 2 °C e 5 °C, temperaturas compatíveis com o ambiente de origem. Em contraste, a luciferase de Renilla reniformis, espécie de águas rasas, apresenta pico de atividade em torno de 25 °C.
Outra descoberta importante foi a emissão de luz azul pela enzima purificada em laboratório, enquanto a pena-do-mar emitia luz verde na expedição. Isso sugere que a bioluminescência do coral envolve uma proteína fluorescente acessória que converte a azul em verde, um fenômeno comum em outros organismos bioluminescentes. A identificação dessa proteína adicional é uma das próximas etapas do estudo.
As aplicações das luciferases na biotecnologia são vastas, especialmente na pesquisa biomédica, onde funcionam como marcadores para monitorar processos celulares em tempo real. A capacidade da AnmLuc de funcionar em temperaturas baixas a torna uma ferramenta promissora para sistemas biotecnológicos que operam em ambientes de frio extremo, como o oceano profundo. Além de ampliar o conhecimento sobre a biodiversidade do mar brasileiro, esses estudos ressaltam a importância de explorar as regiões menos acessíveis do oceano, que ainda guardam inúmeros segredos moleculares e biológicos. Cada expedição de poucos dias pode gerar anos de pesquisa e formar novos especialistas na área, destacando a relevância do aprofundamento do estudo dos ecossistemas marinhos profundos.
