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Difusão

Dimenses da proteína

Pesquisador desenvolve kit com peças de plástico que mostram as estruturas protéicas em forma tridimensional

Uma das conseqüências do mapeamento do genoma humano e de outros projetos semelhantes é o aumento da necessidade de estudar as proteínas, compostos orgânicos constituídos de longas cadeias de aminoácidos e codificados pelos genes encontrados em todos seres vivos. São responsáveis por várias funções químicas no corpo humano, da digestão ao transporte de oxigênio e a reprodução. Um dos maiores problemas de cientistas e estudantes é justamente visualizar como essas proteínas se relacionam e se grudam umas às outras. A dificuldade tem uma razão simples: as cadeias de aminoácidos são estruturadas em três dimensões. Olhar para uma figura em duas dimensões em um livro e imaginá-la no espaço não é tarefa trivial.

Exige muito treino. Pensando em diminuir o tempo de aprendizado e facilitar a vida de quem pesquisa essas substâncias, um professor inglês radicado no Brasil, o bioquímico Richard Garratt, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC), da Universidade de São Paulo (USP), resolveu criar um modelo concreto capaz de representar as proteínas no espaço tridimensional. O resultado é um kit de proteínas formado por peças de plástico coloridas que simbolizam as estruturas protéicas mais encontradas na natureza, como a hemoglobina, responsável pelo transporte de oxigênio no sistema sanguíneo, e a insulina, que controla os níveis de glicose no sangue.

Segundo Garratt, não há nada similar no mundo. Por isso, ele fez o pedido de patente no Brasil, no Instituto Nacional de Propriedade Intelectual (INPI), em fevereiro deste ano. Atualmente, ele tenta fazer o mesmo com a patente internacional. “Assim que completarmos o processo da patente internacional vamos estudar a forma de produção e de venda do kit no Brasil e no exterior”, diz Garratt. Três formas de comercialização estão em estudo: venda direta, criação de uma empresa para produzir e vender ou o licenciamento. “No Brasil ainda está indefinido, mas no exterior acredito que o melhor caminho é o licenciamento”, comenta o professor.

Por enquanto, o kit não foi mostrado a nenhuma empresa. “Estamos realizando algumas modificações nos moldes e ainda não podemos produzir as peças em grande escala.” Em alguns meses, no entanto, o produto deve estar à venda. O preço não está definido, mas não deve ser caro. Para Garratt, seja qual for a forma de comercialização, o intuito é disseminar o uso do kit em universidades e escolas do ensino médio no Brasil. “Não queremos que o preço seja uma barreira para a aquisição do material”, diz .

A inspiração para criar o material veio durante o congresso da Sociedade Brasileira de Bioquímica e Biologia Molecular (SBBq) de 2001, realizado na cidade de Caxambu (SP). “Eu estava na beira da piscina do Hotel Glória e a professora Glória Franco, da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), me perguntou se não seria possível reproduzir um tipo de modelo de estrutura atômica, que já existe há anos no mercado, por um preço bem mais barato, lembra Garratt. “Eu respondi que era possível, mas comecei a pensar que seria muito mais interessante fazer algo diferente. Uma coisa que ninguém tivesse feito antes e que não estivesse disponível no mercado. Foi assim que tive a idéia.”

A conversa o fez lembrar das dificuldades em explicar para seus alunos de pós-graduação como é uma proteína em três dimensões. A preocupação não é nova. Ele já havia tentado outros artifícios. Quando começou a dar aulas no IFSC há 11 anos, três após chegar ao Brasil, ele improvisou alguns modelos. “Eu comprava alguns metros de fios de cobre em casas de construção e fazia o dobramento. Isso significa produzir dobras com a mão ao longo do fio de forma que o resultado represente o percurso da cadeia de aminoácidos no espaço tridimensional.

A idéia é mostrar que a estrutura compacta da molécula está intimamente relacionada com a sua atividade biológica.” Na verdade, dobrar os fios foi também um aperfeiçoamento de uma idéia mais antiga que Garratt viu na Inglaterra. “Dobrar os fios com as mãos foi inspirado na minha orientadora de mestrado Janet Thornton, agora diretora do European Bioinformatics Institute, na cidade de Cambridge, na Inglaterra. Ela costumava dobrar tiras de metal para ilustrar o dobramento de proteínas, só que era difícil de dobrar, além de freqüentemente provocar cortes nos dedos”, lembra Garratt.

Design e produção
Após a reunião da SBBq, Garratt sedimentou a idéia e resolveu sofisticar seu modelo. Ele apresentou o projeto para a professora Leila Beltramini, coordenadora de difusão do Centro de Biotecnologia Molecular Estrutural (CBME), um dos dez Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) financiados pela FAPESP. Leila gostou do projeto e a dupla, junto com a equipe do CBME, começou a trabalhar no design das peças. Em oito meses, os primeiros protótipos dos moldes começaram a sair da máquina injetora de plástico do Centro de Divulgação Científica e Cultural (CDCC) da USP de São Carlos, que está trabalhando em parceria com o Cepid no projeto do kit.

Com as primeiras peças, Garratt decidiu testar a eficácia do produto na prática. Ele e outros membros do CBME têm apresentado workshops em eventos da SBBq e da Sociedade Brasileira de Genética (SBG), propondo um desafio para os alunos presentes (30 a 40 em média): construir uma proteína com as peças do kit. Os resultados são animadores. Após os 20 minutos da apresentação, a maioria dos alunos consegue completar a tarefa em uma hora. O teste já foi feito com mais de 200 alunos que preencheram também um questionário ao final do desafio.

Nele, 87% das pessoas disseram que o kit é de fácil manuseio, 99% que ele é capaz de desenvolver o raciocínio reflexivo e 97% que facilita a assimilação de conceitos. O próximo passo é testar o kit no ensino médio, uma idéia que faz parte do projeto original de Garratt.Os kits, no entanto, podem ter usos não previstos pelo professor. Por exemplo, professores estão querendo utilizar o kit para ajudá-los em seus trabalhos de pesquisa. “O professor da Universidade Yale, dos Estados Unidos, Arthur Horwich viu o kit e disse que pretende usá-lo para ajudar na visualização da estrutura da proteína fibrosa amilóide associada a várias doenças como o mal de Alzheimer,” diz Garratt.

Na mesma época que criou o kit de proteínas, Garratt teve uma outra idéia inspirada na observação de uma brincadeira de seu enteado. “Ao vê-lo jogando supertrunfo, um baralho com cartas com diferentes carros, tive a idéia de fazer o mesmo com aminoácidos”, conta. Nesse jogo, cada jogador escolhe uma característica do veículo que quer apostar (velocidade máxima, por exemplo) e coloca a carta na mesa. Quem possuir o carro com a maior velocidade ganha a rodada. Existem ainda baralhos equivalentes para aviões, motos e agora um com aminoácidos que recebeu o sugestivo nome de Aminotrunfo. Para quem estuda a estrutura de proteínas é muito importante conhecer as características físico-químicas dos aminoácidos, mas também é muito chato decorá-las. O aminotrunfo busca tornar essa tarefa mais atraente. “Idéias parecidas formuladas por outros membros da equipe devem levar a novos produtos em futuro próximo.”

Tripé reforçado
Os trabalhos realizados por Garratt, no entanto, não seriam possíveis sem o apoio e financiamento do Cepid. “Ele foi muito importante, pois nos obrigou a pensar no que poderíamos contribuir para a difusão do conhecimento.” E completa: “O grande mérito do Cepid neste caso é contemplar o tripé pesquisa (estrutura protéica), difusão (kit usado para criar uma nova forma de ensinar) e inovação (transferir a tecnologia para produção).Paralelamente ao trabalho de Garratt, Leila fez um kit de DNA. A idéia surgiu independentemente do kit de protéinas na mesma época e tem o mesmo objetivo: facilitar a vida de alunos e professores na sala de aula. Leila fez também uma análise de aproveitamento do uso do kit com professores e alunos de universidades e do ensino médio e os resultados foram semelhantes aos obtidos pelo professor. O desenvolvimento do kit de proteínas, no entanto, não acabou. Ele deve ainda criar um CD para explicar o seu uso e melhorar o manual para facilitar a utilização entre alunos do ensino médio.

O Projeto
Kits de proteína; Modalidade Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids); Coordenador Richard Garratt – Centro de Biotecnologia Molecular Estrutural (CBME); Investimento R$ 80.000,00

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