Biologia molecular e energia

Pesquisadores destacam como o estudo de moléculas pode auxiliar na busca por energias renováveis

Por Fábio Reynol

Agência FAPESP – Um pó que ao ser derramado sobre água é capaz de decompor um líquido sob a ação da luz e liberar energia. O exemplo de geração de energia é um dos objetivos da química supramolecular, área que investiga as interações entre as moléculas.

“Queremos usar energia química a partir do Sol e a química supramolecular pode ajudar nesse sentido”, disse Henrique Toma, professor do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (USP), no Workshop on Molecular Mechanisms of Photosynthesis, promovido pelo Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN) no dia 25 de outubro, em São Paulo.

Segundo Toma, a química supramolecular permite a síntese de átomos e moléculas que formam estruturas maiores. Essas, por sua vez, ao serem combinadas dão origem a peças, mas tudo ainda na escala nanométrica, da bilionésima parte do metro.

Nanotubos, nanoporos e nanofilmes são algumas das possibilidades. Um exemplo de aplicação são as células fotovoltaicas de terceira geração, chamadas dye solar cells, que são finas, flexíveis e transparentes, aumentando a versatilidade de aplicações desse tipo de receptor de energia.

A química supramolecular ainda pode ajudar a aperfeiçoar os sistemas existentes. “Podemos criar estruturas que aumentem a condutividade e reduzam a corrosão, por exemplo”, disse Toma.

Outro ponto a ser desenvolvido é a ampliação do espectro de luz solar absorvido para a produção de energia, “A maior parte dos comprimentos de onda está em uma faixa que ainda não é utilizada”, disse.

O modo como as alterações climáticas mundiais afetam as plantações voltadas à produção de bioenergia esteve entre os tópicos da conferência de Marcos Buckeridge, professor do Instituto de Biociências da USP, que apresentou trabalhos desenvolvidos por grupos de pesquisa ligados ao BIOEN-FAPESP, programa do qual é um dos coordenadores.

“Experimentos indicaram que o aumento na temperatura e na concentração de dióxido de carbono na atmosfera terrestre elevam muito o processo de fotossíntese na cana-de-açúcar e aumentam a biomassa da planta em cerca de 60%”, disse.

Os pesquisadores descobriram por meio da técnica de DNA microarray que essas mudanças ambientais alteram genes associados à captura de luz. Outra descoberta foi que cerca de 70 proteínas da cana-de-açúcar, de um total de 160, são alteradas em ambientes com maior concentração de dióxido de carbono.

Buckeridge também apresentou um trabalho sobre o miscanto, gramínea que tem sido utilizada na produção de energia em regiões de clima temperado no Canadá, nos Estados Unidos e na Europa.

“O miscanto tem menos sacarose do que a cana-de-açúcar, porém é mais resistente ao frio, o que o torna interessante para a produção de bioenergia no sul do Brasil, no Uruguai e na Argentina, por exemplo”, disse Buckeridge. A planta resiste a temperaturas inferiores a 14º C.

Buckeridge e colegas vão trocar informações com cientistas da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, sobre a concentração de carbono nos dois países. Torres para captura de amostras de ar serão construídas nos campi do Instituto Agronômico em Ribeirão Preto e em Campinas.

Os dados coletados farão parte do experimento SoyFACE, de enriquecimento de concentração ao ar livre aplicado à soja, feito pela universidade norte-americana com o objetivo de analisar os efeitos das mudanças climáticas sobre as plantações.

“As torres permitirão comparar esses efeitos sobre as espécies de miscanto nos dois hemiférios”, disse Buckeridge.

O movimento das moléculas

Munir Skaf, professor do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas, apresentou uma técnica de simulação dinâmica biomolecular que tem se mostrado importante para novas descobertas em química e em biologia.

“As simulações dinâmicas moleculares são uma poderosa ferramenta para estudar os movimentos atômicos. Entender a interação atômica das moléculas é a chave para desvendar a dinâmica das proteínas e, com isso, compreender como a estrutura proteica se relaciona com as funções biológicas”, disse.

Skaf explicou o funcionamento das simulações e de que modo elas têm sido úteis para entender, por exemplo, como os hormônios se ligam aos receptores nucleares e como se desligam deles. Esses receptores são proteínas no interior da célula que reconhecem os hormônios.

“São estruturas importantes e relacionadas a diversos processos, do tipo diferenciação celular, metabolismo e desenvolvimento de diabetes e de alguns tipos de cânceres”, apontou.

Na área de bioenergia, as simulações dinâmicas moleculares podem auxiliar na produção de etanol celulósico ao permitir o desenvolvimento de coquetéis enzimáticos capazes de executar uma hidrólise economicamente viável, disse.

Para Skaf, a técnica também será capaz de trazer descobertas imprevisíveis. “Além de desvendar a estrutura das proteínas, as simulações dinâmicas moleculares podem revelar funções desempenhadas por elas das quais ainda nem suspeitamos”, afirmou.