Primeiras imagens do novo acelerador de elétrons do Brasil são de proteínas do coronavirus

Publicado em 15/07/2020
Por Folha de São Paulo, em 11/07/2020

Localizado em Campinas, investimento no Sirius totaliza R$ 1,8 bilhão

SÃO PAULO
Neste sábado (11) foram anunciadas as primeiras imagens do Sirius, o maior acelerador de elétrons do Brasil e um dos mais avançados do mundo. Nesses primeiros experimentos foram radiografadas proteínas do novo coronavírus. A expectativa é que a ferramenta seja cada vez mais empregada para tentar entender o vírus e combater a pandemia

A amostra analisada foi da proteína 3CL, crucial para o desenvolvimento do vírus. Ela foi produzida no LNBio (Laboratório Nacional de Biociências), que, assim como Sirius, fica localizada no CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), em Campinas.

Estrutura da proteína 3CL

Estrutura da proteína 3CL de SARS-CoV-2 obtida no Sirius – Sirius

A 3CL é uma enzima importante para o processo de replicação viral dentro das células que ele invade. Conhecendo a estrutura dessa proteína, por exemplo, é possível construir moléculas que sirvam de inibidores, ou seja, que bloqueiem sua ação, barrando o avanço da infecção. ​

Sabe-se que a 3CL tem “bolsões” onde esses inibidores poderiam se ligar, impedindo a atividade da enzima. Ao se compreender a topografia desses bolsões, é mais fácil projetar moléculas que atrapalhem a atividade da 3CL do Sars-CoV-2.

“A escolha dessa proteína tem várias razões: é uma proteína-chave para o ciclo de vida do vírus e, portanto, um alvo potencial para o desenvolvimento de fármacos. Além disso, as pesquisas do CNPEM, na frente de ação que busca tratamentos para Covid-19, já havia avaliado essa proteína em estudos in sílico [simulações computacionais]. Agora, a força tarefa analisa inibidores também em estudos in vitro (em laboratório, com o vírus e com a protease isolada) e a pesquisa avança para investigar a interação molecular entre essa proteína e os inibidores selecionados”, explica a pesquisadora Daniela Trivella, que coordenou o experimento.

“Além do nosso compromisso com a agenda pública de pesquisas com o Sars-CoV-2, coordenada pelo MCTI, o início da operação da Manacá [estação experimental utilizada] vai beneficiar a comunidade científica de todo o País. Pesquisadores dedicados a estudar os detalhes moleculares relacionados à doença poderão submeter, a partir da próxima semana, propostas de pesquisa para utilizar essa linha de luz”, diz Mateus Cardoso, da divisão de materiais moles e biológicos do LNLS (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron), que abriga o Sirius.

PASSO A PASSO DA PESQUISA

  • Produção

    Cientistas produziram e purificaram em laboratório uma enzima viral, a 3CL, importante para replicação viral, a partir do material genético do micro-organismo. A enzima é produzida por bactérias, que, após passarem por modificações genéticas, geram grandes quantidades da macromolécula. Após várias etapas de filtração, para remover impurezas e outras moléculas, a proteína 3CL passou para a etapa de cristalização

  • Cristalização

    Assim que se obtém grande quantidade de proteína e um nível baixo de impurezas, é possível cristalizá-la — literalmente formar um cristal. Um cristal é um conjunto bem organizado de átomos ou moléculas, que visto num microscópio parece uma pedra preciosa, mas seu tamanho é menor do que a largura de um fio de cabelo. Ele é formado por proteína e água

  • Raios X

    O minúsculo cristal de proteína, por meio de equipamentos de alta precisão e estabilidade, é posicionado para a coleta de dados. Esse cristal sofre a incidência de raios X, e de acordo com a difração, ou seja, como esses raios se espalham, é possível inferir como é a estrutura da proteína, até mesmo a posição de cada átomo

  • Equipamento

    A dosagem adequada de radiação, na posição correta, e um sistema de aquisição de imagens de altíssimo desempenho e outros detalhes garantem que a imagem produzida consiga revelar detalhes cada vez mais precisos da proteína investigada. Quanto mais rápido se desenrolar o experimento, melhor, já que as amostras mais desafiadoras tendem a formar cristais frágeis e muito pequenos

  • Remédio

    A partir do “mapa” da proteína produzido pelos cientistas, é possível projetar inibidores, moléculas que podem frear a infecção, como num jogo de encaixar peças. Nos anos 1980 e 90, essa técnica foi utilizada para chegar a fármacos contra o vírus da Aids, o HIV

O Sirius poderá comportar até 38 linhas de luz, ou seja, as estações experimentais onde os experimentos são feitos e os materiais analisados. São como microscópios complexos que, em vez de luz, focalizam a chamada radiação síncrotron, a fim de que ela ilumine amostras, revelando aspectos bem íntimos de sua estrutura.

A primeira linha a realizar experimentos —com a qual se obteve a imagem da 3CL— é a linha Manacá, especializada no estudo estrutural de macromoléculas biológicas, como as proteínas virais. Ao todo estão previstas 13 linhas de luz numa primeira fase. Outra linha de luz que deve ficar pronta logo e que prometa ajudar nos estudos ligados ao novo coronavírus é a Cateretê, que permitirá produzir imagens celulares tridimensionais de alta resolução

Uma característica do Sirius, equipamento de R$ 1,8 bilhão e construído em sua maior parte com tecnologia nacional, é a aplicabilidade em diversas áreas, como energia, alimentação, ambiente, saúde e defesa.

O Sirius tornou-se prioridade para o governo Bolsonaro, e, apesar dos cortes de gastos na ciência, vem recebendo dinheiro para manter e ampliar suas operações. Recentemente o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação criou a Rede Vírus, da qual o Sirius e o CNPEM participam, colaborando com a busca de fármacos, e, como no caso do estudo da enzima 3CL, no entendimento da biologia do vírus.

O novo acelerador, contudo, ainda não está em sua versão final. A pandemia atrasou alguns ajustes técnicos importantes para dar qualidade para o feixe de elétrons. “Pode demorar até chegarmos nas especificações do projeto, ainda faltam equipamentos”, afirma Antônio José Roque, diretor do CNPEM.

“Mesmo assim, o Brasil está no seleto grupo de países que pode contar com um síncrotron para realizar suas pesquisas”, afirma Roque. “Mostramos que é possível obter a imagem de uma proteína real, com sofisticação necessária para entender sua estrutura. Isso abre as portas para o Sirius começar a fazer ciência.”

A partir desta segunda (13), grupos de pesquisa poderão se inscrever para usar a linha Manacá para pesquisa relacionadas à Covid-19. Poderão aplicar propostas aqueles que já tenham familiaridade com experimentos de cristalografia de proteínas, ou seja, especializados em desvendar suas estruturas tridimensionais.

A rigor poderiam participar da chamada pesquisadores do Brasil e do mundo. “Todos seriam bem-vindos, mas há questões que não dependem de nós, como ter que viajar até o Brasil durante a pandemia”, diz Roque.