À medida que crescem as preocupações com a poluição ambiental e a segurança do abastecimento de água e alimentos, os biossensores surgiram como uma alternativa atraente e acessível aos métodos tradicionais de química analítica. Os metais pesados são poluentes altamente tóxicos que têm se tornado cada vez mais prevalentes devido às atividades humanas 1,2,3,4. No entanto, os métodos convencionais de detecção5 são muitas vezes dispendiosos e inacessíveis.
Os WCBs sensíveis ao mercúrio aproveitam a notável especificidade e sensibilidade do fator de transcrição MerR 6,7,8. Em sua função nativa, o MerR regula a expressão de proteínas efetoras, cuja atividade desintoxicante confere resistência ao mercúrio9. A capacidade do MerR de regular a expressão gênica de maneira dependente do mercúrio foi reaproveitada para a regulação de proteínas repórter em sistemas de detecção de mercúrio 10,11,12,13,14,15,16. Apesar da pesquisa promissora, esses WCBs ainda não foram adotados para monitoramento no mundo real. Fatores como fragilidade biológica, requisitos de manuseio especializado e ausência de protocolos padronizados e materiais de referência certificados têm dificultado a aplicação prática 17,18,19,20.
Um sistema WCB para detecção de mercúrio iônico foi desenvolvido usando MerR acoplado a duas proteínas repórter diferentes. O Mer-Blue expressa uma proteína cromogênica e serve como um biossensor colorimétrico, permitindo a detecção visual ou baseada em câmera. O Mer-RFP, um biossensor fluorescente, permite o monitoramento contínuo do acúmulo de sinal. Ao controlar cuidadosamente o tempo de exposição da amostra durante a fase de crescimento, uma reprodutibilidade robusta foi alcançada em ambos os sistemas15.
Este artigo apresenta protocolos detalhados para operar o Mer-Blue e o Mer-RFP, juntamente com uma análise abrangente de suas saídas de sinal. Para Mer-RFP, a análise é baseada em um teorema recentemente introduzido de alocação de biossíntese de proteínas21. Para o Mer-Blue, a análise colorimétrica pode ser digitalizada usando software de processamento de imagem, como o ImageJ. Para garantir configurações consistentes de aquisição de imagem, é apresentada uma configuração de câmera DIY de baixo custo chamada PelletCam. Em ambos os casos, é fornecido um software automatizado para facilitar a operação. Ao compartilhar metodologias experimentais acessíveis e padronizadas e técnicas de análise de dados, a adoção mais ampla de WCBs é incentivada para o desenvolvimento de soluções de monitoramento baseadas em biossensores confiáveis e econômicas.