Vitor Hugo Serrão, ex-aluno do Curso de Bacharelado em Ciências Físicas e Biomoleculares da USP de São Carlos, do Instituto de Física, é um dos pesquisadores especialistas que trabalham com o potente crio-microscópio recentemente instalado no novo centro de crio-microscopia eletrônica, na Universidade de Califórnia, Santa Cruz (UCSC-EUA) – o “Glacios 20 kV Transmission Electron Microscope”, um dos poucos existentes no mundo e uma ferramenta que está ajudando a revolucionar a biologia estrutural.
Este microscópio permite aos pesquisadores visualizarem proteínas, colhendo imagens delas congeladas em um fino filme de gelo. A operação consiste em colocar uma pequena gota que contém a proteína em uma pequena grade de metal de 3 milímetros de diâmetro. Essa grade é então mergulhada em etano líquido a cerca de -196 °C, congelando tão rapidamente a amostra que as moléculas de água vitrificam. Em seguida, essa amostra é colocada dentro do microscópio eletrônico onde um feixe de elétrons permite a formação da imagem. Ou seja, os elétrons funcionam como uma luz que, através da lente de uma sofisticada câmera, cria assim um grande conjunto de imagens que representam projeções das proteínas presentes na amostra. A partir destas projeções são construídos modelos tridimensionais que são posteriormente refinados e analisados.
As novas instalações da UCSC
O novo microscópio e as novas instalações da UCSC, gerenciadas pelo Dr. Vitor Hugo Serrão – que estão abertas para qualquer pesquisador nacional ou internacional e para empresas de biotecnologia -, foram destaques em uma das edições de dezembro de 2022 do jornal “Santa Cruz Sentinel”. Nessa edição, uma das constatações foi que computadores poderosos ajudam a analisar milhares de imagens para serem montadas em um modelo 3D das moléculas em estudo. Esse modelo 3D, que os cientistas chamam de “estrutura resolvida”, pode ser usado para projetar medicamentos ou aprender sobre doenças, dando como exemplo a imagem da proteína presente na superfície do coronavírus – aquela que apareceu em todos os artigos sobre o COVID-19 nos últimos dois anos. De fato, essa imagem foi gerada usando crio-microscopia eletrônica. Foi um dos principais motivos pelos quais os pesquisadores foram capazes de projetar tratamentos e vacinas de forma tão rápida, mostrando-se muito mais rápida e automatizada do que as técnicas tradicionais, como a cristalografia de proteínas e difração de raios-X.
O pesquisador da UCSC, Vitor Hugo Serrão, junto ao “Glacios Cryo-Transmission Electron Microscope”. (Foto – Elise Overgaard – Santa Cruz Sentinel)
A importância de entender a estrutura de moléculas
Sabendo-se que as proteínas estão na pele, sangue, ossos e em todos os outros tecidos do corpo, elas controlam seu relógio biológico, estão envolvidas em doenças, movimentam os músculos e ativam todos os sentidos, mesmo sendo muito, muito pequenas. Para referência, o diâmetro de um cabelo humano é de cerca de 100.000 nanômetros, enquanto o diâmetro de uma única proteína é em média de cerca de 5 nanômetros.
Em declarações ao citado jornal, o pesquisador Vitor Hugo Serrão confirmou a importância do novo microscópio, afirmando: “Se queremos entender a biologia, que é a ciência que estuda a vida, é importante entender a estrutura de moléculas”. De fato, os biólogos estruturais estudam as formas das proteínas, sendo que a forma determina a função. Proteínas que têm a forma original alterada podem causar doenças, como Alzheimer e Parkinson, e a maioria das drogas são baseadas nas formas das proteínas alvo. Mas, para estudar as estruturas das proteínas, os cientistas precisam ser capazes de observá-las, algo que o novo microscópio faz com extrema eficiência e rapidez, projetando-se como uma nova ferramenta para avançar nas mais complexas pesquisas.
Rui Sintra – Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
