Muitos processos industriais e agrícolas usam produtos químicos que podem ser prejudiciais para os trabalhadores e os ecossistemas onde se acumulam. Pesquisadores da Tailândia desenvolveram agora um método bioinspirado para detectar e desintoxicar esses produtos químicos em apenas uma etapa. Conforme relatam no jornal Angewandte Chemie , uma combinação de duas reações enzimáticas naturais convertem cloro e nitrofenóis prejudiciais na substância que causa o brilho característico dos vagalumes:a luciferina.

As moléculas de benzeno ou fenol oxigenado fazem parte da estrutura química de muitas substâncias orgânicas, de lignina e alcatrão, para produtos farmacêuticos, tintas, e herbicidas. Os compostos derivados do fenol são adicionados aos plásticos como plastificantes. Embora muitos desses produtos químicos não sejam prejudiciais, pesticidas, herbicidas, ou os retardadores de chama podem se degradar em nitrofenóis e fenóis halogenados cancerosos e estáveis ​​que se acumulam no local de trabalho ou nos campos.

Os compostos fenólicos são geralmente detectados com técnicas como espectrometria de massa. O bioquímico Pimchai Chaiyen do Instituto de Ciência e Tecnologia Vidyasirimedhi, Tailândia, e colegas, agora desenvolveram uma abordagem mais prática. Eles combinaram um método de biodetoxificação estabelecido com esquemas de conversão química e bioquímica para detectar e remover contaminantes em uma única etapa. O principal produto é amplamente testemunhado nas noites de verão em jardins e no campo:a luciferina - o composto bioluminescente produzido por vaga-lumes.

A natureza desenvolveu vários mecanismos para degradar e desintoxicar produtos químicos. As bactérias usam enzimas especializadas para desalogenar fenóis e convertê-los em compostos oxidados chamados benzoquinonas, que podem ser metabolizados por organismos. Enzimas chamadas deshalogenases ou monooxigenases têm sido usadas na indústria para desintoxicação biológica.

Chaiyen e colegas foram além da desintoxicação pura e acoplaram o processo enzimático a um método para converter o produto benzoquinona em luciferina. "A cascata quimioenzimática desenvolvida oferece valor adicional:fornece tecnologia de biodetecção para nitrofenóis e fenóis halogenados, ", afirmam. A cascata quimioenzimática envolve a conversão do produto da primeira etapa de conversão enzimática, benzoquinona, em luciferina em uma segunda etapa, mas dentro do mesmo vaso de reação.

Para alcançar a conversão de benzoquinona em luciferina, os autores adicionaram o composto natural cisteína à mistura de reação. Eles então incluíram uma terceira etapa na sequência de reação e detectaram o produto de luciferina por meio da reação brilhante causada por uma enzima chamada luciferase, que também está presente em vaga-lumes. Os autores também provaram que seu esquema de detoxificação-produção de luciferina e detecção era robusto e capaz de conversão quantitativa de fenóis perigosos em luciferina.

A desintoxicação simultânea e a produção de luciferina podem oferecer benefícios adicionais. A luciferina é um composto altamente valorizado na biomedicina. Os autores apontam que sua abordagem é uma estratégia extremamente simples e útil para análise e desintoxicação do local de trabalho em uma única etapa, e pode ser usado para sintetizar a luciferina a partir de resíduos químicos.