Erika Gerdemark / The New York Times
Erika Gerdemark / The New York Times

Cientista transforma micróbios em fábricas vivas

Ganhadora do Prêmio Nobel de Química, Frances Arnold estuda métodos de evolução direcionada que podem realizar reações desejadas de maneira mais limpa e eficiente 

Natalie Angier, The New York Times

07 de junho de 2019 | 06h00

PASADENA, CALIFÓRNIA - Frances Arnold, professora de Engenharia Química do Instituto de Tecnologia da Califórnia, vive de máximas. A conhecida por engenheiros, “mantenha isso simples, estúpido”, é uma delas. Outra é mais pessoal: “Desista do pensamento de que você tem controle. Você não tem. O melhor que você pode fazer é adaptar-se, antecipar-se, ser flexível, sentir o ambiente e reagir”.

Acontece que Arnold, que no ano passado se tornou a quinta mulher na história a ganhar o Prêmio Nobel de Química, construiu uma carreira de sucesso baseada em sua disposição de ceder o controle em laboratório a uma força poderosa: a evolução.

Arnold, de 62 anos, ganhou fama e o Prêmio Nobel pelo desenvolvimento de uma técnica chamada evolução dirigida, uma maneira de gerar uma série de novas enzimas e outras biomoléculas que podem ser usadas de diversas maneiras - desintoxicar um derramamento químico, por exemplo, ou interromper a dança de acasalamento de uma praga agrícola, ou remover manchas de roupa em água fria.

Em vez de buscar projetar novas proteínas racionalmente, peça por peça cuidadosamente calculada, a abordagem de Arnold permite que algoritmos evolutivos básicos façam o trabalho.

Um químico pode começar com uma proteína que já tem algumas características em que está interessado, como a estabilidade em altas temperaturas ou um talento especial para cortar as gorduras. Usando um truque de laboratório padrão, como reação em cadeia da polimerase, é possível mutar aleatoriamente o gene que codifica a proteína.

Então, pode-se procurar pequenas melhorias na proteína resultante - um ritmo acelerado de atividade, por exemplo, ou uma inclinação vaga para realizar uma tarefa que não estava realizando antes. Um químico pode alterar a versão melhorada novamente e filtrar o resultado para um desempenho ainda melhor. Repetindo conforme necessário.

Os pesquisadores tratam as proteínas e seus micróbios transportadores exatamente como as pessoas tratam os micróbios das doenças quando os atacam com antibióticos: incentivam os micróbios a enfrentar o desafio, adaptar-se, sobreviver.

Por meio da evolução direcionada, o laboratório de Arnold gerou micróbios que fazem o que os organismos da natureza nunca fizeram. Alguns deles, por exemplo, costuram o carbono, o elemento que define a vida, e o silício, o material da areia e dos chips de computador, mas até agora, não da vida. Tudo o que foi preciso foram alguns ajustes mutacionais em uma proteína bacteriana chamada citocromo c.

"Mostramos pela primeira vez que os organismos vivos podem usar seus mecanismos para unir carbono e silício e formar um vínculo", disse Jennifer Kan, pesquisadora de pós-doutorado que trabalha no laboratório de Arnold. "Nós nem sequer temos que importunar tanto a proteína para que ela faça isso".

Para Arnold, as descobertas foram surpreendentes. "No laboratório, estamos descobrindo que a natureza pode fazer química que nunca sonhamos ser possível", antecipou-se. "Estamos adicionando camadas inteiras da tabela periódica à química do mundo biológico".

Diana Kormos-Buchwald, que está no Instituto de Tecnologia da Califórnia e é amiga de Arnold, afirmou que “Frances essencialmente inventou o campo da química evolutiva. Em vez de analisar os materiais e tentar produzi-los por meio da síntese química padrão, ela encontrou uma maneira de usar a própria natureza para povoar o ambiente com todas as variantes possíveis de moléculas de importância biológica ou química”. 

Arnold tem outro mantra: "A natureza não se importa com seus cálculos". Analisando as mutações evoluídas que se mostraram mais eficazes em melhorar o desempenho de uma proteína, a equipe encontrou as mudanças em todos os tipos de lugares imprevisíveis. "Estava longe do lugar ativo da proteína, ou estava na superfície", disse. “Era onde todo mundo dizia que não importaria, mas importava. Eu alegremente levei os resultados para os bioquímicos e disse: "Nan nani na não, você não pode prever isso, mas eu achei, e vou fazer isso de novo e de novo. Isso realmente os irritou”.

Arnold é também uma fervorosa ambientalista e pretende fazer o bem pelo planeta. Os métodos de evolução direcionada podem produzir enzimas especializadas que realizarão as reações desejadas de maneira muito mais limpa e eficiente, comparadas aos processos químicos padrão, com sua dependência de solventes, plásticos e metais preciosos.

Ela fundou várias empresas, incluindo uma empresa chamada Provivi, que está desenvolvendo técnicas para sintetizar feromônios de acasalamento de insetos de forma limpa, barata e em escala industrial, com o objetivo de afastar pragas agrícolas por meio da confusão, e não do extermínio. "Todos os meus projetos são sobre sustentabilidade, biorremediação, tornando as coisas mais limpas", garantiu. “Eu recebo alunos que chegam e dizem que querem ajudar as pessoas. Eu digo, as pessoas recebem ajuda demais. Por que você não ajuda o planeta?”. / TRADUÇÃO DE ROMINA CÁCIA

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