Por Fabio Reynol, de Águas de Lindoia
Agência FAPESP – Graças a ela é possível observar em tempo real o que ocorre no núcleo de uma célula durante uma divisão celular, localizar proteínas específicas, saber quais genes estão envolvidos em determinadas funções e ainda identificar mutações celulares, entre outras funções.
Espécie de tinta brilhante para marcar estruturas de organismos vivos, facilitando o exame e o estudo, a proteína fluorescente verde (GFP, em inglês) foi desenvolvida graças ao trabalho de três cientistas, que atuaram independentemente.
O Nobel Martin Chalfie fala sobre o desenvolvimento da proteína fluorescente GFP, que permite observar as dinâmicas celulares em tempo real (foto: F.Reynol)
Osamu Shimamura, Roger Yonshien Tsien e Martin Chalfie foram agraciados com o prêmio Nobel de Química de 2008 pelo desenvolvimento do marcador biológico. O norte-americano Chalfie, professor do Departamento de Ciências Biológicas da Universidade Columbia, contou como foi esse trabalho na conferência de abertura da 33ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, no sábado (29/5), em Águas de Lindoia.
A GFP de laboratório nasceu com as pesquisas de Shimamura no Laboratório de Biologia Marinha de Woods Hole. O pesquisador japonês, radicado em Seattle, na costa oeste dos Estados Unidos, dedicou-se a estudar a bioluminescência da Aequorea victoria, espécie de água-viva presente no norte do Pacífico.
Após tentativas infrutíferas de isolar a substância que fazia o animal brilhar, Shimamura jogou parte de seus experimentos na pia do laboratório, que estava cheia de água do mar. Para a sua surpresa, quando apagou as luzes do laboratório no fim do expediente, observou surpreso uma luz azul emitida por aquele material.
Shimamura imaginou que a reação fora provocada por uma certa quantidade de cálcio presente na água. Foi a pista de que precisava para isolar a GFP e descobrir que ela não dependia de outra proteína para brilhar. Sozinha, ela é capaz de emitir uma luz esverdeada, a qual lhe rendeu o nome.
Chalfie, por sua vez, estava empenhado em identificar genes envolvidos no sentido do tato. Para isso, dissecava nematoides. Ao ouvir falar da GFP, viu a possibilidade de empregar a proteína nesses estudos.
Os resultados superaram as expectativas. A GFP mostrou-se eficaz na identificação gênica. Pela primeira vez, era possível observar em tempo real atividades celulares específicas, como expressões gênicas, dentro de um organismo vivo.
E não somente isso. Por meio da aplicação do marcador biológico também foi possível observar o transporte de sinais nervosos, a divisão do núcleo de uma célula, localizar outras proteínas e observar mutações celulares, entre muitas outras aplicações.
“Há um infindável número de utilidades para a GFP,” disse Chalfie, destacando que mais de 3 mil artigos já foram publicados sobre utilizações da proteína. O nematoide transparente utilizado na pesquisa da equipe do cientista ganhou a capa da edição de número 269 da revista Science, publicada em 1994.
“As vantagens da GFP a tornam especial: é praticamente não-invasiva, é visível em organismos vivos e é uma molécula pequena”, explicou. Essa última característica permite que a proteína atue em praticamente qualquer estrutura celular ou molecular.
Os trabalhos da equipe de Chalfie foram aprimorados por Tsien, do Instituto de Medicina Howard Hughes da Universidade da Califórnia, que desenvolveu métodos que atribuíram novas cores à GFP. A paleta multicolorida da proteína fosforescente sofisticou as análises, permitindo que estruturas ou moléculas diferentes pudessem ser acompanhadas simultaneamente.
O avanço que a GFP representou para estudos de fisiologia e biologia molecular rendeu aos três o Nobel. Para Chalfie, essa experiência mostra que a pesquisa básica é fundamental para o progresso não só do conhecimento como também das ciências aplicadas. “A pesquisa básica é o motor da inovação e leva a novos insights”, disse.
Do mesmo modo, a biologia não pode se ater ao estudo dos animais modelo, segundo o cientista. "Todos os seres vivos devem ser estudados. Se não fosse aquela água-viva, nada disso teria acontecido,” ponderou.
A inovação científica e tecnológica também está relacionada à participação de estudantes nas pesquisas, de acordo com Chalfie, que destacou que os doutorandos, mestrandos e pós-doutorandos são os grandes inovadores nos laboratórios.
Para isso, o professor da Universidade de Columbia defende maior iniciativa por parte desses estudantes. Ao ser questionado sobre como seleciona profissionais para trabalhar em seu laboratório, Chalfie disse discordar do modelo em que o estudante envia um e-mail com currículo e cartas de apresentação.
“Gostaria que o candidato descrevesse o projeto que tem em mente e que gostaria de desenvolver no laboratório. Isso garantiria um grau de realização maior do profissional", disse.
“Caso o trabalho ganhe destaque, o estudante terá a certeza de que foi fruto de uma ideia dele e não de um projeto do pesquisador principal que ele executou”, afirmou.
A GFP de laboratório nasceu com as pesquisas de Shimamura no Laboratório de Biologia Marinha de Woods Hole. O pesquisador japonês, radicado em Seattle, na costa oeste dos Estados Unidos, dedicou-se a estudar a bioluminescência da Aequorea victoria, espécie de água-viva presente no norte do Pacífico.
Após tentativas infrutíferas de isolar a substância que fazia o animal brilhar, Shimamura jogou parte de seus experimentos na pia do laboratório, que estava cheia de água do mar. Para a sua surpresa, quando apagou as luzes do laboratório no fim do expediente, observou surpreso uma luz azul emitida por aquele material.
Shimamura imaginou que a reação fora provocada por uma certa quantidade de cálcio presente na água. Foi a pista de que precisava para isolar a GFP e descobrir que ela não dependia de outra proteína para brilhar. Sozinha, ela é capaz de emitir uma luz esverdeada, a qual lhe rendeu o nome.
Chalfie, por sua vez, estava empenhado em identificar genes envolvidos no sentido do tato. Para isso, dissecava nematoides. Ao ouvir falar da GFP, viu a possibilidade de empregar a proteína nesses estudos.
Os resultados superaram as expectativas. A GFP mostrou-se eficaz na identificação gênica. Pela primeira vez, era possível observar em tempo real atividades celulares específicas, como expressões gênicas, dentro de um organismo vivo.
E não somente isso. Por meio da aplicação do marcador biológico também foi possível observar o transporte de sinais nervosos, a divisão do núcleo de uma célula, localizar outras proteínas e observar mutações celulares, entre muitas outras aplicações.
“Há um infindável número de utilidades para a GFP,” disse Chalfie, destacando que mais de 3 mil artigos já foram publicados sobre utilizações da proteína. O nematoide transparente utilizado na pesquisa da equipe do cientista ganhou a capa da edição de número 269 da revista Science, publicada em 1994.
“As vantagens da GFP a tornam especial: é praticamente não-invasiva, é visível em organismos vivos e é uma molécula pequena”, explicou. Essa última característica permite que a proteína atue em praticamente qualquer estrutura celular ou molecular.
Os trabalhos da equipe de Chalfie foram aprimorados por Tsien, do Instituto de Medicina Howard Hughes da Universidade da Califórnia, que desenvolveu métodos que atribuíram novas cores à GFP. A paleta multicolorida da proteína fosforescente sofisticou as análises, permitindo que estruturas ou moléculas diferentes pudessem ser acompanhadas simultaneamente.
O avanço que a GFP representou para estudos de fisiologia e biologia molecular rendeu aos três o Nobel. Para Chalfie, essa experiência mostra que a pesquisa básica é fundamental para o progresso não só do conhecimento como também das ciências aplicadas. “A pesquisa básica é o motor da inovação e leva a novos insights”, disse.
Do mesmo modo, a biologia não pode se ater ao estudo dos animais modelo, segundo o cientista. "Todos os seres vivos devem ser estudados. Se não fosse aquela água-viva, nada disso teria acontecido,” ponderou.
A inovação científica e tecnológica também está relacionada à participação de estudantes nas pesquisas, de acordo com Chalfie, que destacou que os doutorandos, mestrandos e pós-doutorandos são os grandes inovadores nos laboratórios.
Para isso, o professor da Universidade de Columbia defende maior iniciativa por parte desses estudantes. Ao ser questionado sobre como seleciona profissionais para trabalhar em seu laboratório, Chalfie disse discordar do modelo em que o estudante envia um e-mail com currículo e cartas de apresentação.
“Gostaria que o candidato descrevesse o projeto que tem em mente e que gostaria de desenvolver no laboratório. Isso garantiria um grau de realização maior do profissional", disse.
“Caso o trabalho ganhe destaque, o estudante terá a certeza de que foi fruto de uma ideia dele e não de um projeto do pesquisador principal que ele executou”, afirmou.
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