13.824 – Nobel 2018 – Cientistas que usaram evolução para criar proteínas ganham Nobel de Química


nobel de quimica
Os pesquisadores levaram a evolução para os tubos de ensaio, tornando o processo mais rápido e fácil. Com alterações e seleção genética, eles conseguiram desenvolver proteínas que ajudaram a solucionar alguns dos problemas químicos da sociedade.
Metade da premiação em dinheiro (9 milhões de coroas suecas, valor equivalente a cerca de R$ 4 milhões) será de Frances Arnold, responsável, em 1993, pela primeira evolução dirigida de enzimas —proteínas que catalisam, ou seja, facilitam reações químicas. Nesse experimento, a melhor proteína conseguida após análise das mutações era uma enzima 256 vezes melhor do que a original.
A pesquisa de Arnold, cientista do Instituto de Tecnologia da Califórnia, possibilita atualmente a produção de substâncias químicas mais amigáveis do ponto de vista ambiental além da possibilidade de desenvolvimento de combustíveis renováveis menos poluentes.
Arnold é a quinta mulher a ganhar o Prêmio Nobel de Química. A última vencedora foi Ada E. Yonath, em 2009. Antes delas, nenhuma pesquisadora tinha sido laureada na área desde 1964.
A outra metade do prêmio será dividida entre George Smith, da Universidade do Missouri, e Gregory Winter, do MRC Laboratório de Biologia Molecular.
Smith é responsável pelo desenvolvimento, 1985, de um mecanismo no qual um bacteriófago —vírus que infecta bactérias— é usado para criar novas proteínas.
Winter, por sua vez, usou esse mecanismo para a evolução dirigida de anticorpos, o que já resultou em novas drogas. O primeiro medicamento a ser produzido a partir desse método —o adalimumab— foi aprovado em 2002 e é usado para o tratamento de artrite reumatoide, psoríase e doença inflamatória intestinal.
O mesmo mecanismo já possibilita hoje a criação de anticorpos que podem neutralizar toxinas, frear doenças do sistema imune e até mesmo curar câncer metastático, com imunoterápicos —área de pesquisa vencedora do Nobel de Medicina de 2018.
Segundo Sara Snogerup Linse, membro do Comitê do Nobel para Química, Arnold (na área de biocombustíveis) e Winter (com anticorpos) já detêm patentes relacionadas às suas pesquisas.
Para ter controle sobre a evolução, Arnold tomou em suas mãos a seleção natural —pelo menos quanto as enzimas com as quais estava trabalhando.
A cientista inseriu mutações nos genes de uma enzima e colocou esse código genético mutante em uma bactéria, que acabou por gerar milhares de variações da enzima original.
O próximo passo do trabalho da pesquisadora consistiu em selecionar as enzimas que eram mais aptas para o fim pretendido —conseguir que a proteína catalisasse reações em soluções além das baseadas em água.
Arnold estudava uma enzima que interage com a caseína, que é uma proteína do leite. A cientista, então, fez testes com a caseína no tipo de solução em que ela gostaria que as enzimas funcionassem. Desse modo, as enzimas mutantes que melhor quebrassem a caseína seriam selecionadas e passariam por novas mutações aleatórias.
Ao fim, o melhor resultado alcançado pela pesquisadora americana tinha a combinação de dez mutações diferentes.​
Parte do raciocínio de seleção presente na pesquisa de Arnold é semelhante ao que Smith e Winter desenvolveram em suas pesquisas. Eles, porém, usavam uma “pescaria” para fazer suas seleções.
Smith, primeiramente, teve que desenvolver uma “isca”. Para isso, inseriu um gene no DNA de um bacteriófago. Com isso, o cientista acreditava que a proteína resultante ficaria visível na parte externa do vírus. E foi isso mesmo que aconteceu.
Com essa isca (que pode ser um peptídeo —conjunto de aminoácidos—, um anticorpo), é possível pescar outras proteínas ou antígenos. A técnica de Smith ganhou o nome de fago display.
Por fim, o britânico Winter levou a técnica a frente e conseguiu que o local de ligação de anticorpos se manifestasse na área externa do bacteriófago. Basicamente, ele conseguiu aplicar a evolução dirigida à técnica de fago display. Uma revolução farmacêutica começa a partir daí, com a possibilidade da seleção de anticorpos com grande afinidade a determinados antígenos.
Já em 1994, Winter conseguiu desenvolver anticorpos que conseguem atacar com grande especificidade células cancerígenas.
“Com essa técnica você aumenta a chance de achar um ligante”, diz Paulo Sérgio de Oliveira, pesquisador do Cnpem (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais). Com o conhecimento já desenvolvido sobre a área, hoje é possível fazer essas varreduras computacionalmente.
Oliveira afirma que no Cnpem são pesquisadas, a partir dos mecanismos vencedores do nobel, formas de diagnóstico de zika e de tratamento de sepse —uma grave infecção generalizada.
Além da possibilidade de aperfeiçoar o que já existe, com a evolução dirigida é possível criar enzimas do zero, que não existem na natureza, diz Fábio Cesar Gozzo, do Instituto de Química da Unicamp. “É uma área que se inspira na natureza, mas na qual conseguimos ir muito além, fazer algo melhor do que existe.”
O design de proteínas —criar uma molécula— é um dos ramos relacionados à evolução dirigida. É esse tipo de criação que Allan Ferrari faz na Universidade de Washington, com auxílio de uma bolsa Fapesp.

nobel 2018 quimica
Esse tipo de toxina é produzida por fungos, pode afetar humanos e, por mais que os micro-organismos sejam eliminados, ela pode continuar nos alimentos. Uma abordagem mais radical ainda, segundo Ferrari, seria criar uma proteína que conseguisse quebrar a substância tóxica.
O laboratório de Arnold, ganhadora do nobel, também já realiza pesquisas na área de criação, trabalhando com uma química que não existe na natureza.
Além dos 9 milhões de coroas suecas, os vencedores também ganham uma medalha com a silhueta de Alfred Nobel e um diploma.
A láurea da área é destinada aos que fizeram as mais importantes descobertas ou aperfeiçoamentos químicos, segundo o testamento de Nobel (1833-1896).
Para a nomeação para o prêmio, o Comitê do Nobel para Química envia fichas confidenciais para pesquisadores qualificados —como membros da Academia Real Sueca de Ciências e laureados anteriores nas áreas de física e química— fazerem indicações. Ninguém pode indicar a si mesmo.
A láurea da área é destinada aos que fizeram as mais importantes descobertas ou aperfeiçoamentos químicos, segundo o testamento de Alfred Nobel (1833-1896).
A química era a ciência de maior importância no trabalho de Nobel, inventor da dinamite. Ele também foi responsável pelo desenvolvimento de borracha e couro sintéticos e seda artificial. Nobel registrou 355 patentes em seus 63 anos de vida.
Em 2017, o Nobel de Química premiou pesquisas de criomicroscopia eletrônica, processo pelo qual é possível congelar moléculas em meio a processos bioquímicos. Dessa forma, é possível ver com maior precisão a superfície delas e o funcionamento do organismo. Trata-se de uma fotografia da vida.
Os últimos premiados da área foram Jacques Dubochet, da Universidade de Lausanne, Joachim Frank, da Universidade Columbia e Richard Henderson, da Universidade de Cambridge.
Se na premiação de física deste ano, pela terceira vez na história, uma mulher recebeu a láurea da área, na química a situação não é muito melhor. Desde 1901 —primeiro ano da cerimônia—, o prêmio só acabou quatro vezes nas mãos de mulheres. A quinta ocorreu neste ano. Além de Frances Arnold e Ada Yonath, já receberam a láurea Marie Curie, Irène Joliot-Curie e Dorothy Crowfoot Hodgkin.
Na história do Nobel, em oito ocasiões, devido às duas guerras mundiais, a láurea de química não foi entregue —1916, 1917, 1919, 1924, 1933, 1940, 1941 e 1942.
Entre as pesquisas já premiadas estão a descoberta e trabalho com elementos químicos rádio e polônio (Marie Curie, 1911) e a pesquisa sobre ligações químicas (Linus Pauling – 1954).
Com a entrega do prêmio de química, agora restam as láureas da paz, a ser entregue nesta sexta (5), e de economia, que será divulgada na segunda-feira (8).
Por conta de uma série de denúncias e escândalos, a Academia Sueca anunciou que o Nobel de Literatura de 2018 não será entregue. A premiação de 2019 também corre risco de não ocorrer.
Em novembro de 2017, o jornal Dagens Nyheter informou que pelo menos 18 mulheres acusavam Jean-Claude Arnault –importante figura no meio cultural sueco– de assédio e agressão sexual. O homem é casado com uma membro da academia, a poeta Katarina Frostenson. Ambos são dirigentes de um clube cultural chamado Fórum, que recebia verbas da Academia Sueca.
Segundo o jornal, as agressões de Arnault a mulheres teriam ocorrido, nos últimos 20 anos, no clube e em imóveis de propriedade da Academia, em Estocolmo e Paris.
O escândalo, de acordo com o Dagens Nyheter, também envolve sete vazamentos do ganhador do Nobel de Literatura, desde 1996.

13.489 – Holandês que trabalha em Campinas passou raspando no Nobel de Química


criomiscopia
Por volta de 1998 ou 1999, ele havia feito uma aposta com o cristalógrafo Venkatraman Ramakrishnan, presidente da Real Sociedade britânica: quem obtivesse primeiro a estrutura do ribossomo (máquina de fazer proteínas em cada célula) pagaria um jantar vegetariano.
Em 2009, Ramakrishnan ganhou o Nobel com Thomas Steitz e Ada Yonath. Eles tinham decifrado o ribossomo antes de Van Heel.
O holandês, que hoje trabalha no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNano/CNPEM), em Campinas, não esmoreceu. Seguiu desenvolvendo o método de preparação de amostras por resfriamento rápido em meio aquoso não congelado, útil para estudar moléculas biológicas difíceis de cristalizar.
Van Heel teve contato direto com dois dos nobelistas de 2017. Conheceu Richard Henderson no Instituto Max Planck Fritz Haber, em Berlim. Com Joachim Frank trabalhou no final de 1979 na Universidade do Estado de Nova York em Albany.
Com Henderson e Frank, conquistou o Prêmio Wiley de Ciências Biomédicas de 2017, justamente pelo desenvolvimento da criomicroscopia.
Em entrevista por telefone desde o LNNano, o pesquisador disse ter estranhado a ausência do nome de Jacques Dubochet (o outro nobelizado) no Wiley. Ele teria sido o pioneiro no campo da vitrificação da água para observar moléculas biológicas.
No Nobel, foi Van Heel quem ficou de fora. Mas ele não responde diretamente se ficou decepcionado, apenas ri. “Vamos sair dos indivíduos. Muito bom que o prêmio foi para microscopia”, diz.
“Você vê as biomoléculas em ação. Isso tem um valor enorme no mundo medicinal e farmacêutico. A indústria está entrando com muita força. Um país como o Brasil, do tamanho da Europa, precisa disso”, diz o cientista.
Van Heel tem uma longa história com o Brasil. Morou aqui até os 11 anos, em Porto Ferreira (SP), enquanto o pai era gerente da Nestlé e ensinava pecuaristas a criar gado leiteiro holandês. “É um país mágico para mim.”
Retomou contatos mais estreitos já nos anos 2000, com visitas periódicas para ensinar técnicas de criomicroscopia em cursos -“Single Particles in Brazil”- que hoje estão entre os mais requisitados do mundo. O primeiro deles, em 2005, foi na Fazenda Três Lúcias de sua infância, em Santa Rita do Passa Quatro (SP), que se tornara o luxuoso Hotel Fazenda Glória.
Em maio passado, já aposentado compulsoriamente da Universidade de Leiden (Holanda) por ter feito 65 anos, começou a trabalhar no LNNano, com o qual já colaborara no passado.
Marin van Heel até hoje não pagou o jantar vegetariano para Venkatraman Ramakrishnan, mas promete fazê-lo em sua próxima
viagem a Londres.
E acrescenta, satisfeito, que sir Venki, como é conhecido, não usa mais cristalografia, e sim criomicroscopia, para investigar biomoléculas.

10.659 – Nobel 2014 – O de Química vai para microscopia que permite enxergar funcionamento das células


nobel química 2014

O cientista americano William Moerner estava em um hotel no Recife quando recebeu um telefonema de sua mulher, às 7h: havia recebido o Nobel de química.
Segundo afirmou ao site do Nobel, Moerner ficou sem saber o que fazer: ainda participaria, pela manhã, das atividades de um workshop sobre a interação entre a luz e a matéria na Universidade Federal de Pernambuco, mas acabou ficando no hotel para atender aos jornalistas.
“Muitas coisas mudam de repente quando você recebe notícias incríveis como essa, e estou muito feliz pelo reconhecimento do campo e dos cientistas em muitos lugares do mundo que contribuíram para esse esforço.”
O prêmio deste ano em química foi dado a Moerner, da Universidade Stanford, e outros dois pesquisadores, Eric Betzig, do Instituto Médico Howard Hughes, e o alemão Stefan Hell, do Instituto Max Planck. Os três, trabalhando separadamente, superaram um limite da ciência estabelecido em 1873: quão pequeno pode ser um organismo vivo visto por um microscópio.
No século 19, o alemão Ernst Abbe encontrou o limite físico para a resolução da microscopia tradicional, que usa luz para formar imagens: 0,2 micrômetro, mais ou menos o tamanho de uma mitocôndria, uma estrutura interna de uma célula. Esse cálculo levou em conta o comprimento de onda da luz visível.
Assim, era possível ver o contorno dessas estruturas, mas não os processos químicos que acontecem dentro delas, muito menos vírus, que são ainda menores.
A alternativa disponível, a partir da década de 30, para registrar imagens dessas estruturas muito pequenas era usar microscopia eletrônica, que não trabalha com luz e sim com elétrons. O problema é que ela não pode ser empregada em estruturas vivas –o processo requer uma amostra estática e, na maioria das vezes, fatiada.
A solução foi usar fluorescência: fazer as moléculas das células brilharem e captar esse brilho de modo a aumentar o foco e a resolução do microscópio.
Em 2000, Stefan Hell desenvolveu um método que usa dois feixes de laser: um estimula o brilho de moléculas fluorescentes, e o outro elimina todo o brilho que não esteja na escala desejada.
Assim, é possível fazer uma varredura só no nível nanométrico (bilionésima parte do metro).
Betzig e Moerner criaram um método para estudar molécula por molécula, ligando e desligando o brilho em cada uma delas e registrando séries de imagens da mesma amostra. A sobreposição das imagens cria um registro de altíssima resolução.
Com o trabalho dos três, tornou-se possível ver como as células funcionam e o que acontece quando elas estão doentes. Hell, por exemplo, estudou as ligações entre os neurônios no cérebro; Moerner analisou proteínas ligadas à doença de Huntington e Betzig pesquisou a divisão celular em embriões.

6877 – Mega de ☻lho no Nobel – Nobel de Química 2012



Os americanos Robert Lefkowitz e Brian Kobilka foram anunciados nesta quarta-feira (10) como os vencedores do Prêmio Nobel de Química 2012 por seus estudos inovadores sobre os receptores acoplados às proteínas G.
Físicos que conseguiram controlar partículas individuais ganham o Nobel
Nobel de Medicina vai para japonês e britânico
Segundo comunicado da Real Academia Sueca de Ciências, os dois pesquisadores fizeram descobertas revolucionárias sobre os funcionamentos internos de uma importante família de receptores, os acoplados às proteínas G, que permitem às células “adaptar-se a situações novas”.
Em nota, a entidade que concede a premiação disse que “cerca da metade de todos os remédios fazem efeito através dos receptores acoplados a proteínas G”, por isso a descrição de seu “funcionamento interno” levará a grandes avanços neste âmbito.
Lefkowitz trabalha no Instituto Médico Howard Hughes e no Centro Médico Universitário Duke, de Durham (EUA), e Kobilka é pesquisador da Escola Universitária de Medicina de Stanford (EUA).
Os ganhadores deste prêmio, dotado de oito milhões de coroas suecas (R$ 2,4 milhões), 20% a menos que no ano passado, sucedem na lista do Nobel de Química o cientista israelense Daniel Shechtman, que recebeu a honraria no ano passado.
Na quinta-feira (11-11), está previsto o anúncio do nome do ganhador do Nobel de Literatura, enquanto na sexta-feira (12) será anunciado o da Paz e, na segunda-feira (15-11), a lista de ganhadores da edição 2012 será finalizada com a concessão do prêmio de Economia.
A entrega do Nobel será realizada, de acordo com a tradição, em duas cerimônias paralelas: em Oslo para o da Paz, e em Estocolmo para os demais, no dia 10 de dezembro, coincidindo com o aniversário da morte de Alfred Nobel.

6027 – Nobel de Química para a Proteína do Fluorescente


Camundongos verdes, porcos fluorescentes e bichinhos coloridos viraram manchetes e o cientista foi até cogitado para o ig Nobel. Mas acabaram ganhando o Nobel de Química.
Em 1962, um japonês isolou uma proteína fluorescente de uma espécie de água-viva encontrada no pacífico. Descobriu que tal proteína emitia um forte brilho verde quando submetida à luz ultravioleta. A substância é conhecida como GFP, sigla em inglês para proteína verde fluorescente. Em 1992, um cientosta americano da Universidade de Colúmbia, encontrou uma forma de ligar o gene responsável pela proteína a genes de outros seres vivos. A técnica foi aperfeiçoada e hoje é possível identificar genes ativados num determinado organismo, acompanhar o crescimento de um tumor, avaliar a deterioração de neurônios afetados pelo mal de Alzheimer, entre outros usos.

Um pouco +
A proteína verde fluorescente, mais conhecida por GFP (abreviatura do inglês green fluorescent protein), é uma proteína produzida pelo cnidário Aequorea victoria que emite fluorescência na zona verde do espectro visível. O gene que codifica esta proteína foi já isolado e é actualmente usado na produção de proteínas de fusão, constituídas por um gene de interesse fundido com o da GFP, de modo a monitorizar, por exemplo, a localização dessa proteína in vivo. Deste modo, a GFP funciona como um [gene repórter]mantendo as informaçoes.
Osamu Shimomura, no início da década de 1960, foi a primeira pessoa a isolar a GFP a partir de Aequorea victoria e identificar que parte desta proteína era responsável pela sua fluorescência. Juntamente com Frank Johnson, na Universidade de Washington, este investigador isolou uma proteína bioluminescente cálcio-dependente, que denominou aequorina, nome derivado do cnidário com que trabalhavam. Esta proteína emitia fluorescência na zona azul do espectro. Durante o procedimento, uma outra proteína foi identificada, que emitia fluorescência esverdeada, quando iluminada por luz ultravioleta, sendo-lhe por isso atribuído o nome de proteína verde fluorescente.

Durante os anos seguintes verificou-se que, para emitir fluorescência, o cnidário liberta iões de cálcio, que são responsáveis pela emissão azul da aequorina. A GFP, por sua vez, absorve a luz libertada por esta última, de modo a produzir a sua luz verde característica. No entanto, O potencial da GFP como gene repórter só foi reconhecido em 1987 por Douglas Prasher. O facto de as proteínas serem extremamente pequenas e não poderem ser vistas quer à vista desarmada, quer pela utilização da maioria dos microscópios, era algo que dificultava a investigação a nível celular. Prasher pensou então na possibilidade de ligar uma proteína em estudo à GFP, de modo a a poder acompanhar no organismo, como se se tratasse de lhe atarrachar uma lâmpada. Este investigador conseguiu então localizar o gene da GFP em Aequorea victoria e expressá-la numa bactéria.
A estrutura da proteína verde fluorescente foi determinada em 1996, sendo constituída por 283 aminoácidos, que formam onze cadeias-beta, cujo conjunto forma um cilindro, no centro do qual corre uma hélice-alfa. O cromóforo propriamente dito (a parte da molécula responsável pela cor) situa-se também no centro do cilindro. Diferentes cores podem ser obtidas por alterações neste cromóforo, como por exemplo formação de ligações duplas num dos seus anéis.
As proteínas fluorescentes, entre as quais a GFP, são muito versáteis e têm sido utilizadas em diversos campos da biologia, como microbiologia, engenharia genética e fisiologia, por exemplo. Este tipo de sonda é ubíquo, e como tal, é extremamente útil para estudo de expressão génica em culturas de células ou de tecidos, assim como em sistemas vivos (animais, plantas, bactérias…).