São Paulo (AUN - USP) - Toda reação química tem uma velocidade. Algumas ocorrem em um piscar de olhos: riscamos o palito de fósforo na superfície áspera de sua embalagem, geramos uma faísca e, no momento seguinte, o oxigênio entra em combustão. Outras, no entanto, levam milhares de anos para se completar. Catalisadores são substâncias em geral que aceleram a velocidade de transformação dos reagentes. Os mais eficientes de que se tem conhecimento são as enzimas, e desvendar o poder catalítico delas tornou-se, assim, alvo de inúmeras pesquisas.

É justamente isso que Guilherme Menegon Arantes, professor do Departamento de Bioquímica do Instituto de Química (IQ) e responsável pelo Laboratório de Bioquímica e Biofísica Computacionais, estuda. Ele e sua equipe observam, por meio de métodos teóricos e com auxílio da informática, o comportamento de elétrons em macromoléculas para entender essa função enzimática.

“Uma reação química nada mais é do que um reajuste de estrutura eletrônica dos reagentes. Grosso modo, é a mudança de posicionamento dos elétrons”, explica o professor. Todo átomo é constituído de um núcleo ao redor do qual elétrons se movimentam em camadas eletrônicas. Nas reações químicas, os átomos das substâncias envolvidas se combinam ou se separam. Um átomo, durante a reação, sempre tenta preencher sua camada eletrônica mais externa com o maior número de elétrons que ela possa suportar e, para isso, pode doar, receber ou compartilhar seus elétrons com outros. “Entender como esse processo ocorre no sítio ativo de uma enzima durante uma reação é entender, portanto, como ela faz a reação acelerar”, declara Arantes.

Ele destaca a importância de métodos computacionais para o desenvolvimento de sua pesquisa: “É uma maneira complementar de se fazer ciência. Uma ponte entre a teoria e o experimento”. Segundo o professor, o computador permite isolar variáveis que não seriam isoláveis na prática, simulando situações explicadas na teoria com mais precisão, de modo que, posteriormente, os resultados sejam comparados com o experimento real.

O trabalho é multidisciplinar. As leis físicas e conceitos utilizados são quase todos baseados na mecânica quântica. Arantes e sua equipe utilizam esses conceitos para escrever equações, colocá-las no computador, resolvê-las, obter o resultado e simular o comportamento da reação enzimática.

Atualmente, o foco dos estudos no Laboratório tem sido reações contendo átomos metálicos. “Conseguimos modelar facilmente reações de moléculas orgânicas, mas quando partimos para átomos metálicos as coisas complicam um pouco mais”, explica o professor. “Descrever a estrutura eletrônica deles é algo bem mais difícil.” Além de eficientes, enzimas são catalisadores biológicos que não prejudicam o meio ambiente. Seu uso em substituição a reagentes poluentes vem sendo colocado em pauta por contemplar os princípios da Química Verde. Conforme declara Arantes: “Com um catalisador desses, é possível poupar muita energia. Existe, assim, um enorme interesse tecnológico por trás desses estudos”.