O Prêmio Nobel da Química deste ano foi concedido a três cientistas que trabalham com a criação de modelos computacionais capazes de simular o que acontece nas reações químicas entre moléculas complexas, ou seja, as que possuem muitos átomos, como as proteínas e o DNA. O Instituto de Química (IQ) da USP tem essa temática como foco de seus estudos há quatro anos, através do Laboratório de Bioquímica e Biofísica Computacionais, que desenvolve pesquisas na mesma área de Martin Karplus, Michael Levitt e Arieh Warshel, os laureados de 2013.

A técnica utilizada pelos pesquisadores vencedores do Nobel consiste em poder observar com mais detalhes o que acontece durante as reações químicas – mudança da distribuição dos elétrons – entre as macromoléculas. A física clássica pode ser utilizada para estudar as estruturas dessas moléculas complexas, mas quando era necessário saber como elas se comportavam durante uma reação, os pesquisadores recorriam à mecânica quântica, usada para compreender sistemas muito pequenos, de escala atômica. Contudo, essa área da física é muito complexa, e como essas moléculas apresentam milhares de átomos, aplicar a mecânica quântica para entender o comportamento de cada um deles poderia levar até décadas.

Por causa disso, “eles sugeriram que a região da molécula que está acontecendo a quebra ou a formação de uma ligação seja descrita por mecânica quântica e o restante, que a envolve, utilize a descrição mais simplificada da mecânica clássica”, explica Guilherme Menegon Arantes, coordenador do Laboratório de Bioquímica e Biofísica Computacionais e professor do IQ.

Os vencedores do Nobel da Química, da esquerda para a direita: Martin Karplus, Michael Levitt e Arieh Warshel. Fotos: Harvard University, S. Fisch e Wikimedia Commons.

Segundo o pesquisador, é uma tendência da Academia Real das Ciências da Suécia, entidade que realiza a seleção de quem receberá o Nobel, concedê-lo para cientistas que, a partir de seus trabalhos, criam uma área de pesquisa nova na Química, como é o caso. “Eles [o trio laureado] começaram a fazer isso antes, e obviamente, 30 anos depois se desenvolveu uma linha de pesquisa trabalhada por vários laboratórios no mundo. Inclusive o meu, que é especializado nesse tipo de metodologia híbrida”, afirma.

As linhas de pesquisa do Laboratório consistem em desvendar o poder de acelerar as reações biológicas que as enzimas, um grupo de proteínas, possuem. De modo a compreender como elas atuam nas reações químicas e observar o comportamento dos elétrons. Arantes também demonstra em suas pesquisas um grande interesse pelas metaloproteínas, proteínas com grupos metálicos em suas estruturas, com o intuito de fazer simulações acerca de suas atividades envolvidas na fotossíntese e na respiração celular.

O trabalho com computadores permite a utilização de teorias para descrever melhor os experimentos, através das simulações.  Como exemplifica Guilherme, “é como se você fizesse uma espécie de um filme de um processo está acontecendo em um nível microscópio. Na realidade, você não consegue fazer um filme de fato, por limitações intrínsecas da natureza, mas esse método permite a simulação de algum tipo de comportamento”.

Segundo o professor, o espaço destinado à utilização de simulações em pesquisas é reduzido no que diz respeito ao Brasil, e principalmente no Estado de São Paulo. Entretanto, “espero que esse prêmio Nobel abra mais espaço e mostre para as pessoas que é possível estudar de forma quantitativa e detalhada fazendo o uso da simulação, mesmo nesses sistemas mais complicados”.