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Engenharia biológica aplicada a células vivas pode rastrear mudanças celulares em tempo real
28 de outubro de 2025, 19:16

Fonte

Marcy de Luna, Universidade Rice

Publicação Original

Universidade Rice

Áreas

Bacteriologia, Bioengenharia, Biologia, Bioquímica, Biotecnologia, Engenharia Biológica, Genética, Microbiologia, Proteômica

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Resumo

Pesquisadores da Universidade Rice, nos EUA, aplicaram engenharia biológica em células vivas para incluir um vigésimo primeiro aminoácido que ilumina alterações proteicas em tempo real, proporcionando um novo método para observar mudanças dentro das células.

A técnica é eficaz em bactérias, células humanas e modelos tumorais, possibilitando o estudo de doenças complexas como o câncer de forma mais ética. As descobertas foram publicadas recentemente na revista científica Nature Communications.

O estudo abordou um desafio de longa data na Biologia: rastrear mudanças sutis em proteínas, conhecidas como modificações pós-traducionais (PTMs) em sistemas vivos. Essas modificações atuam como interruptores liga/desliga para vários processos, incluindo crescimento, envelhecimento e alterações patológicas.

Para tentar resolver esse problema, a equipe de pesquisa aplicou engenharia biológica nas células para produzir uma versão brilhante da lisina. Quando esses interruptores são ativados, o brilho fornece visibilidade em tempo real.

“Este sistema nos permite ver a coreografia invisível das proteínas dentro das células vivas”, disse o Dr. Han Xiao, professor de Química, Bioengenharia e Biociências da Universidade Rice e autor sênior do estudo. “Ao equipar as células com as ferramentas para produzir e detectar um novo aminoácido, abrimos uma janela direta para como as PTMs conduzem os processos biológicos em animais vivos.”

A iniciativa partiu da hipótese de que dar às células a capacidade de produzir e utilizar autonomamente um vigésimo primeiro aminoácido superaria os métodos tradicionais que dependem da alimentação das células com grandes quantidades de marcadores sintéticos.

A equipe de pesquisa identificou e utilizou enzimas para produzir acetil-lisina dentro das células. Em seguida, a equipe realizou engenharia genética em bactérias e células humanas para incorporá-la a proteínas em locais específicos. Proteínas repórter, como uma proteína fluorescente ou uma enzima, emitem luz quando PTMs são adicionadas ou removidas, validando a eficácia do sistema para rastreamento em tempo real.

“Este método inovador vai além das abordagens anteriores, eliminando a necessidade de produtos químicos externos e nos permitindo observar as mudanças proteicas que ocorrem naturalmente dentro das células vivas”, disse o Dr. Han Xiao.

Como demonstração da técnica, os pesquisadores usaram os sensores para estudar a desacetilase SIRT1, um regulador pós-traducional que desempenha um papel na modulação da inflamação e tem sido debatido há muito tempo na biologia do câncer.

A inibição da SIRT1 bloqueou sua atividade enzimática, mas, ao contrário do que se esperava, não impediu o crescimento tumoral em certas linhagens celulares.

“Ver um brilho em resposta a eventos de acetilação dentro de tecido vivo foi emocionante. Isso torna o mundo invisível da regulação proteica vividamente observável e abre novas possibilidades para o estudo de mecanismos de doenças e ações de medicamentos”, concluiu o professor Han Xiao.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Han Xiao

Professor de Química, Bioengenharia e Biociências da Universidade Rice

Instituições Citadas

Universidade Rice

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica Nature Communications (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade Rice (em inglês).

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