Publicado no Portal da SBQ Rio em 19/10/2008

Prêmio Nobel em Química de 2008
Da água-viva ao caleidoscópio de neurônios

Contribuição da Profa. Florence Moellmann Cordeiro de Farias (IQ-UFF)
recebida em 17/10/2008


A Real Academia Sueca de Ciências laureou os cientistas Osamu Shimomura, Martin Chalfie e Roger Tsein com o Prêmio Nobel de Química 2008, pela descoberta e desenvolvimento de estudos e aplicações da proteína verde fluorescente (GFP,do inglês Green Fluorescent Protein).

Osamu Shimomura nasceu em Kioto, Japão (1928) tendo recebido o título de Doutor em Química Orgânica pela Universidade de Nagoya em 1960. Atualmente é Professor Emérito do Laboratório de Biologia Marinha (MBL) de Woods Hole, e da Escola de Medicina da Universidade de Boston, localizadas em Massachusetts, E. U. A.
Foto: C&EN , Oct 13, p. 7, 2008

Martin Chalfie nasceu em Chicago, E. U. A. (1947) e doutorou-se em Neurobiologia pela Universidade de Harvard em 1977. Atualmente é professor de Ciências Biológicas da Universidade de Columbia, Nova York.

Foto: C&EN , Oct 13, p. 7, 2008


Roger Tsien
nasceu em Nova York, E. U. A. (1952) e recebeu o título de Doutor em Fisiologia em 1977 pela Universidade de Cambridge, Inglaterra. Atualmente é professor da Universidade da Califórnia em San Diego.

Foto: C&EN , Oct 13, p. 7, 2008

Em 1962 Shimomura isolou a GFP da água-viva Aequoria victoria e identificou na estrutura protéica o cromóforo responsável pelo fenômeno da bioluminescência:

Cromóforo responsável pela bioluminescência onde os grupos R constituem os resíduos protéicos dos aa 1-64 e aa 68-238 da GFP.

 

 

A bioluminescência ocorre por intermediação da proteína aequorina que, ao se ligar a íons de cálcio (Ca+2), emite uma luz azul. Esta luz, por sua vez, é absorvida pela GFP que, então, fluoresce na região do verde (Veja a animação em vídeo).


Figura de Osamu Shimomura do portal da GFP


A GFP consiste de uma cadeia de 238 aminoácidos que se enovela adquirindo a forma de uma lata de cerveja. Os aminoácidos 65, 66 e 67 localizam-se no centro da cadeia e constituem o cromóforo responsável pela emissão da cor verde.

Figura reproduzida com a permissão da Fundação Nobel

 
 

A partir do trabalho de O. Shimomura, M. Chalfie foi pioneiro na aplicação da GFP como marcador biológico em organismos vivos. A fusão da GFP em esqueletos proteicos torna-os fluorescentes, o que permite a visualização e acompanhamento de diversos processos biológicos dentro da própria célula. Assim, em seus primeiros trabalhos nesta área, Chalfie incorporou, por manipulação genética, a GFP no DNA da bactéria Escherischia coli tornando-a fluorescente. A partir daí, a utilização de proteínas fundidas com GFP passou a se tornar uma técnica rotineira em biociências.

 



A bactéria (E. coli) do lado direito da figura, que possui uma proteína fundida com GFP, fluoresce por irradiação com luz U.V.


Figura retirada do portal da GFP

Com o desenvolvimento da técnica de formação de proteínas fundidas com GFP e sua utilização como marcador biológico, R Tsien ampliou o campo de utilização destas proteínas fundidas por substituição de vários aminoácidos da cadeia da GFP. Com isto, obteve diversas proteínas que absorvem e emitem luz em várias outras regiões do espectro. Assim, os cientistas passaram a poder “colorir” proteínas de modo diferenciado e acompanhar as interações entre elas.

Entretanto, com esta técnica, R. Tsein não conseguiu obter proteínas que emitissem a cor vermelha. Esta cor penetra mais facilmente nas membranas biológicas, e o desenvolvimento de proteínas que emitissem no vermelho facilitaria sobremaneira o estudo de células e órgãos dentro do corpo.

Pesquisadores russos em um trabalho associado com R. Tsein isolaram a proteína vermelha (DsRed) de corais e observaram que, diferente da GFP, a mesma é bem mais pesada e consiste de quatro cadeias de aminoácidos, ao invés de uma como a GFP, o que dificultaria muito a incorporação da DsREd para a obtenção de proteínas fundidas. Tsein resolveu esta questão por modificação do cromóforo do GFP criando uma DsREd estável que consiste em uma cadeia de aminoácidos, agora facilmente sendo incorporada a outras cadeias protéicas


cromoforo red

            placa bacterias cor

Cromóforo da DsRed

Placa de agar com colônias de bactérias fluorescentes
Figura: http://www.tsienlab.ucsd.edu/

A partir destes trabalhos, cientistas do mundo inteiro conseguem colorir proteínas com os diversos matizes do arco-íris criando um verdadeiro caleidoscópio de proteínas do tipo GFP.

Neurônios de ratos coloridos com proteínas fundidas do tipo GFP
Figura reproduzida com a permissão da Fundação Nobel

Referências e Links

Fundação Nobel: http://nobelprize.org/

Artigo original de Shimomura:
O Shimomura, FH Johnson, Y Saiga: Extraction, purification and properties of aequorin, a bioluminescent protein from the luminous hydromedusan, Aequorea. J. Cell. Comp. Physiol. 59 (1962) 223-29.

Portais dos Laureados:
Osamu Shimomura, O Site da GFP
Martin Chalfie, Universidade de Columbia, EUA
Roger Y. Tsien
, Laboratório Tsien, Universidade da California, San Diego, EUA

Matéria de Celia Henry Arnaud para a revista Chemical & Engeneering News, 13 out, 2008

 

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Última Atualização 22-Oct-2008