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Opinião
Brian Goodfellow, professor da UA, comenta Nobel da Química 2017
Técnica galardoada com Nobel abre caminho a novos fármacos e a descobertas nos processos celulares vitais
Brian Goodfellow
Jacques Dubochet, professor na Universidade de Lausanne (Suíça), Joachim Frank, professor na Universidade Columbia (EUA) e Richard Henderson, professor do Laboratório de Biologia Molecular MRC (Cambridge, Inglaterra), foram galardoados esta semana com o prémio Nobel da Química 2017 pelo desenvolvimento da técnica de microscopia crioeletrónica.

Desde o inicio do século 20 que os cientistas perceberam que, conhecendo a estrutura e conformação 3D de uma molécula, se pode obter informação crucial sobre o seu comportamento, nomeadamente em processos bioquímicos. Em biomoléculas, como proteínas, este conhecimento ajuda a entender as suas funções nos sistemas biológicos, nomeadamente em células, abrindo portas para que sejam sintetizadas moléculas (fármacos) para combater patologias relacionadas com essas proteínas.

Os métodos de cristalografia de raios-X são usados desde os anos 50 para obter a estrutura de proteínas e outras biomoléculas, mas este método analisa biomoléculas cristalizadas, i.e. numa forma não natural. Mais tarde, a espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) começou também a ser usada, mas para determinar estruturas de biomoléculas pequenas. Como muitas biomoléculas importantes são grandes ou formam complexos de grandes dimensões ou então não cristalizam, tornou-se necessário encontrar outro método para as “ver” no seu estado natural. Surgiu então a microscopia crioeletrónica.

Richard Henderson começou a trabalhar com microscopia electrónica nos anos 70 e conseguiu, em 1990, obter um modelo com resolução atómica para proteína bacteriorodopsina. Tal foi possível devido às propriedades particulares da proteína (empacotamento regular numa membrana) e ao uso de feixes de eletrões de baixa potência (para não queimar a amostra) e imagens registadas de vários ângulos. Para tornar o método aplicável a proteínas sem empacotamento regular foi necessário usar os métodos de análise de imagem desenvolvidos por Joachim Frank. O método matemático de Frank identificou padrões repetitivos em imagens e permitiu a construção de uma imagem 3D usando várias imagens 2D. No entanto, as condições de congelação da amostra e vácuo, necessárias na microscopia eletrónica convencional, resultavam em alterações na estrutura das biomoléculas. A peça final deveu-se ao trabalho de Jacques Dubochet, que propôs a aplicação da amostra aquosa numa rede metálica e a sua congelação rápida em etano, a -190ºC, resultando na formação de água vitrificada que não destrói a forma natural da biomolécula em estudo. Assim, hoje em dia, usando microscopia crioeletrónica é possível visualizar: proteínas que conferem resistência a quimioterapia e a antibióticos; o complexo do vírus Zika; e os fibrís que se formam na doença de Alzheimer, todos estes sistemas no seu estado natural, assim abrindo caminho para obter novos fármacos na área de saúde e novas descobertas nos processos celulares vitais.

É de realçar que no Departamento de Química da Universidade de Aveiro decorrem atividades de investigação que visam determinar estruturas de biomoléculas, nomeadamente recorrendo a técnicas de RMN e raios-X. Para além disso, os cursos de Química e Bioquímica integram componentes que desenvolvem estes conhecimentos, conferindo competências específicas nesta área. Apesar da técnica microscopia crioeletrónica ainda não existir em Portugal, é possível ter acesso à mesma através da rede Europeia para biologia estrutural denominada INSTRUCT.

Brian Goodfellow

Professor do Departamento de Química

Investigador do CICECO-Instituto de Materiais de Aveiro e do Instituto de Biomedicina de Aveiro (iBiMED)

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