Aspectos comparativos das luciferases pH-insensitivas de Pyrearinus termitilluminans (Coleoptera: Elateridae) e Phrixotrix spp (Coleoptera: Phengodidae): expressão, purificação e propriedades do sítio ativo

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Celular e Molecular) - IBRC

Neste trabalho foi feita a expressão e purificação das luciferases recombinantes do elaterídeo Pyrearinus termitilluminans e dos fengodídeos Phrixotrix hirtus e Phrixotrix viviani, e a determinação e comparação de suas propriedades físico-químicas. Estimamos os Kms para luciferina e ATP, as constantes catalíticas, pH ótimo e outros dados cinéticos nas três luciferases. Através do uso de sondas fluorescentes, fizemos uma inspeção da polaridade dos sítios de ligação da luciferina. Além disso, foi feita a modelagem molecular para complementar os estudos experimentais e identificar os resíduos do sítio-ativo que afetam a polaridade e os espectros de bioluminescência nestas luciferases. Os dados sugerem que a luciferase de Pyrearinus termitilluminans tem o sítio ativo mais hidrofóbico entre as luciferases estudadas e a luciferase de Phrixotrix hirtus o mais polar. Estes dados suportam a importância da polaridade e polarizabilidade orientada na determinação dos espectros de bioluminescência. Além disto, os resultados de termoestabilidade e cinética de luminescência da luciferase de Pyrearinus termitilluminans sugerem que esta enzima seja particularmente apropriada para aplicações de bioimageamento.

In this work, purification and comparative physical-chemical characterization of the recombinant luciferases from the elaterid Pyrearinus termitilluminans and from the phengodids Phrixotrix hirtus and Phrixotrix viviani was performed. The Kms for luciferin and ATP, the Kcat, optimum pH and other kinetics data were estimated in the three luciferases. Through fluorescent probes, we assessed the active-site polarity. Furthermore, molecular modeling was performed in order to support the experimental studies and suggest putative active site residues that could be responsible for changes of polarity. These data suggest that the luciferin binding site is more hydrophobic for Pyrearinus luciferase than in the other luciferases studied and support the polarity hypothesis as a mechanism for modulation of bioluminescence colors.