Cientistas da EPFL desenvolveram uma técnica chamada optovolução, utilizando luz para evoluir proteínas que alternam estados, detetam ambientes e realizam computações. Ao engenharem células de levedura para sobreviverem apenas se as proteínas se comportarem dinamicamente, o método seleciona variantes ótimas rapidamente. A abordagem, publicada na Cell, avança a biologia sintética e a optogenética.
A evolução na natureza molda sistemas biológicos através da seleção de variações eficazes no DNA, RNA e proteínas. Os humanos influenciam este processo há muito tempo, desde a reprodução seletiva na agricultura até a evolução dirigida moderna em laboratórios, que melhora proteínas como enzimas e anticorpos para medicina e indústria. Traditional directed evolution applies constant pressure, favoring proteins active all the time. This overlooks the dynamic needs of many proteins, which act as switches or logic gates responding to changing conditions. Such methods often degrade switching abilities, complicating the creation of multi-state proteins. Para resolver isto, Sahand Jamal Rahi e colegas do Laboratório de Física dos Sistemas Biológicos da EPFL introduziram a optovolução. Publicado na Cell a 9 de março de 2026, o estudo detalha como a luz orienta a evolução proteica para funções dinâmicas. Utilizando a levedura gemípara Saccharomyces cerevisiae, os investigadores redesenharam o ciclo celular para que a divisão dependa da capacidade da proteína alternar entre estados ativo e inativo. Um regulador ligado à proteína controla o ciclo: essencial numa fase, mas tóxico noutra. Proteínas que falham em alternar corretamente param ou matam a célula. A optogenética fornece pulsos de luz cronometrados para alternar estados, com cada ciclo de 90 minutos a testar o desempenho. Proteínas bem-sucedidas permitem a sobrevivência e reprodução, automatizando a seleção sem intervenção manual. A optovolução produziu 19 variantes de um fator de transcrição controlado por luz, mostrando maior sensibilidade à luz, menor atividade no escuro ou resposta à luz verde — desafiante para cores mais quentes. Evoluiu também um sistema de luz vermelha independente de cofatores químicos, através de uma mutação que desativa uma proteína de transporte da levedura para utilizar moléculas internas. Além disso, a equipa criou um fator de transcrição que atua como porta lógica, ativando genes apenas com luz e sinal químico simultâneos. Isto permite que proteínas detetem mudanças, tomem decisões celulares e controlem a divisão, abrindo vias na biologia sintética, biotecnologia e investigação evolutiva. Colaboradores incluem o Laboratório de Engenharia de Proteínas e Células da EPFL, Universidade de Bayreuth e Hospital Universitário de Lausanne. A referência da revista é Vojislav Gligorovski et al., 'Light-directed evolution of dynamic, multi-state, and computational protein functionalities,' Cell, 2026, DOI: 10.1016/j.cell.2026.02.002.
