Cientistas encontram enzimas na natureza que podem substituir produtos químicos tóxicos

A cerca de 1.400 quilômetros da costa de Portugal, nove ilhas principais surgem do meio do Atlântico. Verdejante e vulcânico, o arquipélago dos Açores alberga uma riqueza de biodiversidade que faz com que o cientista de investigação de campo, Marlon Clark, volte para mais. “Você tem uma biogeografia realmente interessante por aí”, diz Clark. “Existe uma separação real entre os continentes, mas existe uma dispersão inter-ilhas de plantas, sementes e animais.”

É um paraíso visual por qualquer padrão, mas em um nível microscópico há ainda mais para ver. A rocha vulcânica rica em nutrientes dos Açores — e a sua rede de lagoas, sistemas de cavernas e fontes termais — alberga uma vasta gama de microrganismos encontrados numa variedade de microclimas com diferentes altitudes e temperaturas.

Clark trabalha para a Basecamp Research, uma empresa de biotecnologia com sede em Londres, e seu trabalho é coletar amostras de ecossistemas ao redor do mundo. Ao extrair DNA do solo, água, plantas, micróbios e outros organismos, o Basecamp está construindo um extenso banco de dados de proteínas da Terra. Embora o DNA em si não seja uma proteína, as informações armazenadas no DNA são usadas para criar proteínas, portanto, extrair, sequenciar e anotar o DNA permite a descoberta de sequências proteicas únicas.

Usando o que estão encontrando no meio do Atlântico e além, o banco de dados detalhado do Basecamp está em constante crescimento. Os resultados poderão ser essenciais para limpar os danos causados ​​pelos produtos químicos tóxicos e encontrar alternativas a estes produtos químicos.

As proteínas fornecem estrutura e função em todos os organismos vivos. Algumas dessas proteínas funcionais são enzimas, que literalmente fazem as coisas acontecerem.

“A química industrial é altamente poluente, especialmente a química utilizada no desenvolvimento de medicamentos farmacêuticos. A biocatálise está trazendo vantagens, tanto para produzir medicamentos mais complexos quanto para ser mais sustentável, reduzindo a poluição e a toxicidade da química convencional”, afirma Ahir Pushpanath, que lidera parcerias no Basecamp.

“As enzimas são catalisadores perfeitamente evoluídos”, diz Ahir Pushpanath, líder de parcerias na Basecamp. “As enzimas são essencialmente apenas um polímero, e os polímeros são feitos de aminoácidos, que são os blocos de construção da natureza.” Ele sugere pensar nisso como Legos – se você tiver um monte de peças de Lego e usá-las para construir uma estrutura que desempenhe uma função, “é basicamente assim que uma enzima funciona. Na natureza, estes monumentos evoluíram para fazer a química da vida. Se não tivéssemos enzimas, não estaríamos vivos.”

Em nossos próprios corpos, as enzimas catalisam tudo, desde a visão até a digestão dos alimentos e o crescimento dos músculos, e esses mesmos tipos de enzimas são necessários nas indústrias farmacêutica, agroquímica e de química fina. Mas as condições industriais diferem daquelas dentro dos nossos corpos. Assim, quando os cientistas necessitam de determinadas reações químicas para criar um determinado produto ou substância, eles produzem os seus próprios catalisadores nos seus laboratórios – geralmente através da utilização de petróleo e metais pesados.

Esses produtos petroquímicos são eficazes e econômicos, mas são um desperdício e muitas vezes perigosos. Com as preocupações crescentes em torno da sustentabilidade e da saúde pública a longo prazo, é essencial encontrar soluções alternativas aos produtos químicos tóxicos. “A química industrial é altamente poluente, especialmente a química utilizada no desenvolvimento de medicamentos farmacêuticos”, diz Pushpanath.

Basecamp está tentando substituir catalisadores criados em laboratório por enzimas encontradas na natureza. Este conceito é chamado de biocatálise e, em teoria, tudo o que os cientistas precisam fazer é encontrar as enzimas certas para suas necessidades específicas. No entanto, historicamente, os investigadores têm lutado para encontrar enzimas que substituam os produtos petroquímicos. Quando não conseguem identificar uma correspondência adequada, recorrem ao que Pushpanath descreve como “evolução longa, iterativa, intensiva em recursos e dirigida” no laboratório para persuadir uma proteína a adaptar-se industrialmente. Mas, em vez disso, os mais recentes avanços científicos permitiram estas descobertas na natureza.

Seja Clark e um colega partindo em uma expedição ou um parceiro local coletando e processando amostras, há muito a aprender com cada coleta. “Os genomas microbianos contêm conjuntos completos de informações que definem um organismo – da mesma forma que as letras são um código que nos permite formar palavras, frases, páginas e livros que contêm conhecimento complexo, mas digerível”, diz Clark. Ele pensa nas amostras ambientais como bibliotecas biológicas, repletas de milhares de espécies, cepas e variantes de sequências. “É nosso trabalho coletar informações genéticas dessas amostras.”