Bioluminescência de fungos: distribuição, função e mecanismo de emissão de luz

Abstract

Recebido em 7/5/12; aceito em 20/8/12; publicado na web em 6/2/13 FUNGI BIOLUMINESCENCE: DISTRIBUTION, FUNCTION AND MECHANISM OF LIGHT EMISSION. The emission of light by living organisms, bioluminescence, has been studied since the nineteenth century. However, some bioluminescent systems, such as fungi, remain poorly understood. The emitter, the two enzymes involved, and the reaction mechanism have not yet been unraveled. Moreover, the ecological role and evolutionary significance for fungal luminescence is also unknown. It is hoped that comprehensive research on fungal bioluminescent systems will generate knowledge and tools for academic and applied sciences. This review discusses the distribution of bioluminescent fungi on Earth, attempts to elucidate the mechanism involved in light emission, and presents preliminary results on the evolution and ecological role of fungal bioluminescence.Keywords: bioluminescent fungi; luciferin; luciferase. INTRODUÇÃOA emissão de luz por animais e plantas tem inspirado a curiosidade e o interesse da humanidade, sendo alvo de investigações por um grande número de naturalistas, físicos e fisiologistas, desde os tempos de Aristóteles (384-322 a.C.) e Plínio (23-79 d.C.). 1Bioluminescência, a emissão de luz fria e visível por seres vivos, é um fenômeno amplamente distribuído ao redor do mundo, sendo encontrada principalmente nos oceanos. Diversas espécies de bactérias, fungos, insetos, crustáceos, moluscos, celenterados, peixes, algas primitivas, vermes terrícolas e marinhos são descritos como bioluminescentes.2 Com relação à bioluminescência fúngica, existem diversos registros históricos sobre a emissão de luz de madeira e outros tipos de material celulósico em decomposição. Já no início, notou-se que a luz derivada dos materiais em decomposição não era acompanhada de calor. Além disso, a atenção dos cientistas da época estava mais voltada à emissão de luz propriamente dita, do que aos organismos que a emitiam. Somente no século XIX é que houve uma correlação entre causa e efeito, mencionando-se detalhes bioquímicos, como luciferina termoestável (substrato) e luciferase, para o fator lábil (enzimas), envolvidos na reação de emissão de luz. Em uma reação quimiluminescente forma-se um produto (emissor) no estado excitado, ao invés do estado fundamental. O retorno do emissor para o estado de menor energia é acompanhado pela emissão de luz. A formação do emissor no estado excitado é catalisada por uma enzima, genericamente chamada de luciferase, apesar da função e do tipo de reação catalítica das enzimas serem bastante diferentes.4 O substrato da enzima, a luciferina, também tem estrutura molecular variada. Em alguns sistemas, como no caso de bactérias e fungos, existe a participação de mais uma enzima, uma redutase, na reação bioluminescente. Em águas-vivas, como a Aequorea victoria, a luciferina reage com oxigênio, formando um peróxido, o qual se liga covalentemente à enzima.5 Em todos os sistemas conhecidos o oxigênio é condição sine qua non para a reação acontecer. Sempre há form...

Differential Regulation of Proteins and a Possible Role for Manganese Superoxide Dismutase in Bioluminescence of <i>Panellus stipticus</i> Revealed by Suppression Subtractive Hybridization

“…Approximately 71 species of luminous fungi have been recognized distributed among four evolutionarily distinct euagaric lineages [1]. All known bioluminescent fungi are associated with decaying wood or plant litter and produce extracellular enzymes able to break down lignin to assimilable compounds [2]- [4].…”

Testes microbiológicos no setor farmacêutico

“…Nesse contexto, algumas bactérias possuem essa capacidade e são notavelmente visíveis. Dentre elas, destacam-se a Photobacterium kishitanii, P. leiognathi e P. mandapamensis (Figura 5)32 .…”

Living Light in the Darkness: Facts and Stories

“…[24][25][26][27] Chegamos até aqui a um conceito, ainda preliminar, da natureza bioquímica da bioluminescência, mas se pode adiantar que este fenômeno atrai a atenção de biólogos e químicos analíticos na medida em que ATP/ADP e NAD(P)H/NAD(P) + são os dois metabólitos-chave que fazem as conexões bioenergéticas e biossintéticas entre catabolismo e anabolismo das células. Justifica-se assim por que os sistemas luciferina/luciferase de vários organismos bioluminescentes têm sido crescentemente utilizados no desenvolvimento de uma lucrativa variedade de kits e métodos analíticos in vitro e in vivo para identificação, quantificação e imageamento (células, tecidos e órgãos) de eventos metabólicos que estão direta ou indiretamente associados a ATP e NAD(P)H. 19,20,25 O esquema da Figura 7 indica que a luciferase atua consecutivamente como uma ligase, ao catalisar a adenilação da luciferina às custas de ATP, e uma dioxigenase, ao inserir a molécula de oxigênio na luciferina, fo a doà u à α-hidroperóxido.…”