Sirius abre janela de oportunidade para atração de parceria em pesquisa

Equipamento será usado por diversas áreas da ciência e impulsionará, já na primeira fase, o campo de biologia estrutural

Maria Fernanda Ziegler, de Nova York (EUA)  |  Agência FAPESP Duas novidades importantes para a pesquisa brasileira, e que estarão em funcionamento no próximo ano, no Centro de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas, vão impulsionar os estudos em biologia estrutural, ramo da ciência que estuda as estruturas das moléculas envolvidas na vida, entendendo como elas se relacionam entre si e com as atividades biológicas.

O lançamento da primeira etapa do Sirius, a nova fonte brasileira de luz síncrotron, e o funcionamento pleno de dois criomicroscópios eletrônicos – técnica a frio que permite enxergar a estrutura atômica tridimensional das moléculas – devem tornar as pesquisas científicas mais competitivas.

“O próximo ano é para ser um ano de grandes novidades. Pelo menos, para nós da área da biologia estrutural. Em alguns aspectos, teremos ganhos financeiros: vai custar menos para fazer os experimentos. Mas o principal serão os ganhos em competência. Vai ser mais fácil treinar pessoas, ganhar experiência para poder competir ou contribuir com a ciência mundial”, disse Richard Charles Garratt , professor do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da Universidade de São Paulo (USP), durante palestra na FAPESP Week New York.

O encontro, realizado na City University of New York (CUNY) de 26 a 28 de novembro de 2018, reuniu pesquisadores brasileiros e norte-americanos com o objetivo de estreitar parcerias em pesquisa.

Garratt se refere à janela de oportunidade para a atração de parcerias internacionais em pesquisas científicas usando a luz síncroton. “O Brasil tem uma janela de oportunidade, pois o Sirius será o mais avançado, pelo menos por um tempo, até que outros projetos o superem. Isso fará com que cientistas sejam atraídos a colaborar com pesquisadores brasileiros, o que é sempre muito positivo”, disse.

Septinas

Garratt é responsável pelo Projeto Temático “Septinas: estudos comparativos visando correlacionar estrutura e função” , apoiado pela FAPESP, e que tem como objetivo estudar aspectos estruturais e funcionais das septinas (proteínas que atuam no estágio final da divisão celular).

“São perguntas de cunho mais básico. É claro que a complexidade da biologia é incrível e qualquer molécula, quando deixa de funcionar corretamente frequentemente tem, como consequência, uma patologia atrelada a esse funcionamento. Portanto, não é à toa que septinas também são encontradas em alguns contextos de patologia quando estão sendo expressas nos lugares errados, ou quando se tem uma mutação, por exemplo”, disse.

Defeitos de mutação ou expressão ectópica (expressão de gene em localização fora do normal) de septinas têm sido associados a patologias importantes, como infertilidade masculina, amiloidoses e câncer.

Nos últimos anos, o grupo coordenado por Garratt tem feito contribuições para a área da biologia estrutural na determinação das únicas estruturas de septinas humanas cristalinas de alta resolução, mais ricas em informação.

Luz de síncrotron

Os novos equipamentos devem impulsionar ainda mais os estudos do grupo. “A primeira linha de luz do Sirius a ser montada é a linha de cristalografia de proteínas, que é a área mais tradicional dentro da biologia estrutural. Nela, usamos o fenômeno de difração de raios X de cristais das moléculas que nos interessam para desvendar suas estruturas”, disse Garratt.

Em princípio, para determinar a posição de cada átomo dentro da molécula – a chamada estrutura tridimensional da molécula – poderia ser usado um feixe de raios X (como a luz síncrotron) incidente sobre a molécula de interesse. A luz interage com a matéria e é capaz de revelar características de sua estrutura molecular. Ao espalhar os raios X, é possível medir padrões de espalhamento, determinados pela posição dos átomos na molécula.

“Porém, o problema em termos práticos é que as moléculas são tão pequenas que a intensidade dos feixes espalhados seria muito baixa. Por isso, em vez de ter uma única molécula estudada, é mais interessante ter um conjunto delas. Mas elas precisam estar orientadas na forma de um cristal. Por isso são importantes os estudos em cristalografia, que simplificam enormemente a interpretação do padrão” disse.

Criomicroscópios eletrônicos

Já os dois criomicroscópios eletrônicos usam outra abordagem para estudos de biologia estrutural. O novo método foi, inclusive, destaque no prêmio Nobel de Química de 2017. O biólogo estrutural escocês Richard Henderson, de 72 anos, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, e os biofísicos alemão radicado nos Estados Unidos, Joachim Frank, de 77 anos, da Universidade Columbia, e Jacques Dubochet, de 75, da Universidade de Lausanne, na Suíça, dividiram o prêmio.

“Eles são capazes de enxergar as moléculas diretamente em vez de cristalizar a molécula de interesse e fazer o experimento com raios X. O resultado final é igual. Essa é a técnica do momento. Uma coisa que está explodindo no mundo todo”, disse.

A FAPESP contribuiu com a compra dos equipamentos, que estão sendo instalados no CNPEM. “Isso vai mudar significativamente o jeito que fazemos biologia estrutural no Brasil, pois vamos ter acesso, pela primeira vez, a um instrumento capaz de realizar esse trabalho”, disse.

Garratt explica que muitos sistemas, como é o caso das septinas, são extremamente difíceis de cristalizar. “Precisamos fazer simplificações para conseguir os cristais e, ao simplificar o sistema, perdemos informação. Com o criomicroscópio eletrônico, daremos um passo para frente”, disse.