Um estudo colaborativo entre o Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) e a Universidade de Tóquio relata uma série de indicadores de glicose baseados em proteína fluorescente verde que ajudarão nas investigações do metabolismo energético em células vivas. Chamado Green Glifons, esses indicadores são os primeiros de seu tipo projetados para serem adequados para imagens ao vivo de células de mamíferos e para imagens simultâneas ao lado de outros indicadores de cor.

Os Glifons verdes (proteínas fluorescentes indicadoras de glicose verdes), são extremamente sensíveis a diferentes concentrações de glicose, uma fonte essencial de energia para o crescimento celular, proliferação e sobrevivência.

Em seu estudo publicado na revista Química Analítica , pesquisadores, incluindo Tetsuya Kitaguchi, do Laboratório de Química e Ciências da Vida do Instituto de Tecnologia de Tóquio, mostraram que os sensores alcançaram um aumento de até sete vezes no brilho fluorescente em resposta à glicose.

Eles dizem que sua conquista expande o kit de ferramentas para monitorar a dinâmica da glicose, permitindo que os biólogos celulares visualizem muitas moléculas em células específicas de interesse ao mesmo tempo. "Muitos cientistas gostariam de obter imagens de várias moléculas nas mesmas células usando diferentes indicadores de cores para estudar sua interação espacial e temporal, "Kitaguchi diz." É por isso que precisamos de sensores que possam ser facilmente aplicados a imagens multicoloridas. "

Com base em sua experiência acumulada em design e desenvolvimento de biossensores, a equipe criou três tipos de Glifons capazes de visualizar uma gama útil de concentrações de glicose, de centenas de concentrações micromolares a dezenas de milimolares. Chamado Green Glifon50, Green Glifon600 e Green Glifon4000, os três sensores têm valores EC50 de 50 μM, 600 μM e 4, 000 μM respectivamente.

Os pesquisadores demonstraram que todos os três Glifons podem ser aplicados para visualizar a glicose em diferentes partes da célula, como o citoplasma, núcleo e mitocôndria de células HeLa vivas. Eles também confirmaram que seus sensores são adequados para imagens em cores duplas. Testes usando células beta pancreáticas de rato revelaram que Green Glifons pode ser facilmente usado para visualizar a glicose ao lado do indicador de cálcio fluorescente vermelho, Rhod-2.

Para verificar se os Glifons são adequados para imagens de células vivas em tempo real, eles conduziram experimentos usando a lombriga Caenorhabditis elegans como modelo animal. Eles conseguiram observar um aumento na intensidade de fluorescência do Green Glifon4000 no músculo faríngeo posicionado na garganta do verme.

O estudo atual baseia-se no trabalho de Kitaguchi e seus colegas em muitos tipos de biossensores, que eles deram nomes coloridos em homenagem a pássaros e bestas míticas. “Para sensores de segundos mensageiros, decidimos dar o nome de pássaros:Flamindo e cGull. E para sensores de metabolismo, nós nomeamos após quimera:MaLion e Glifon, "explica Kitaguchi.

Ele diz que todo o conhecimento adquirido até agora foi inestimável para otimizar a estrutura do Glifons. "Por exemplo, percebemos que o comprimento do ligante dentro da estrutura da proteína é importante quando desenvolvemos o Flamindo, "ele diz." Mais tarde, descobrimos que a sequência de aminoácidos no ligante é crucial quando desenvolvemos cGull e MaLions. "

Olhando para a frente, Glifons pode ajudar a melhorar a compreensão de várias doenças crônicas e relacionadas ao estilo de vida, incluindo diabetes e obesidade, como eles estão relacionados ao desequilíbrio da glicose. Muitos grupos de pesquisa estão investigando como adoçantes artificiais, por exemplo, pode perturbar o metabolismo da glicose. Ainda há muito a ser explorado, como o efeito de adoçantes artificiais na saúde é um assunto de debate contínuo, diz Kitaguchi.