Primeiros experimentos são
realizados no Sirius
Cristais de proteínas de
SARS-CoV-2 foram primeiras amostras analisadas
por ASCOM - publicado 11/07/2020
19h58. Última modificação 11/07/2020 20h00.
CNPEM/MCTI
Estrutura da proteína 3CL de
SARS-CoV-2 obtida no Sirius
O novo acelerador de elétrons brasileiro, Sirius, do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização social vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI), realizou os primeiros experimentos em uma de suas linhas de luz nesta semana. A primeira estação de pesquisa a entrar em funcionamento, ainda em estágio de comissionamento, é capaz de revelar detalhes da estrutura de moléculas biológicas, como proteínas virais. Esses primeiros experimentos fazem parte de um esforço do CNPEM para disponibilizar uma ferramenta de ponta à comunidade científica brasileira dedicada a pesquisas com SARS-CoV-2.
Nessas análises iniciais,
pesquisadores do CNPEM observaram cristais de uma proteína do coronavírus
imprescindível para o ciclo de vida do vírus SARS-CoV-2. Os primeiros
resultados revelam detalhes da estrutura dessa proteína, importantes para
compreender a biologia do vírus e apoiar pesquisas que buscam novos
medicamentos para a COVID-19.
A primeira estação de pesquisa a
entrar em funcionamento no Sirius é a linha de luz MANACÁ, dedicada a
cristalografia de proteínas. Usando a difração de raios X esta linha de luz é
capaz de revelar a posição de cada um dos átomos que compõem a proteína
estudada, o que auxilia os pesquisadores a investigar a sua ação no organismo e
sua interação com moléculas que têm potencial para o desenvolvimento de
fármacos.
O início dos experimentos nas
instalações do Sirius envolve um minucioso processo de testes, no qual milhares
de parâmetros são avaliados para garantir a geração de dados precisos. “Para
constatar que a estação de pesquisa está dentro dos parâmetros projetados,
gerando resultados confiáveis, resolvemos primeiramente a estrutura de
proteínas bem conhecidas, como lisozima – uma molécula presente na nossa
lágrima e saliva. Reproduzimos as medidas esperadas para essas amostras-padrão
e, então, ao verificarmos a boa performance da máquina, seguimos para a coleta
de dados de experimentos reais, com cristais de proteínas do SARS-CoV-2”,
explica Ana Carolina Zeri, pesquisadora que coordena a primeira estação de
pesquisa a entrar em operação.
Os primeiros experimentos
A amostra analisada nos primeiros
experimentos no Sirius foi a proteína 3CL do SARS-CoV-2. Produzida e
cristalizada no Laboratório Nacional de Biocências (LNBio), do CNPEM, a 3CL
participa do processo de replicação do vírus dentro do organismo durante a
infecção. “Inicialmente, reproduzimos a estrutura de uma proteína já conhecida
para testar os resultados gerados pela MANACÁ. Com a obtenção de dados
confiáveis e competitivos, vamos aprofundar os estudos em biologia molecular e
estrutural que integram nossa força-tarefa contra o SARS-CoV-2. Temos vários
grupos de pesquisadores mobilizados para investigar os mecanismos moleculares
relacionados à atividade dessa proteína, buscar inibidores de sua atividade,
estudar outras proteínas virais, gerar conhecimentos que podem apoiar o
desenvolvimento de medicamentos contra a doença”, detalha Kleber Franchini,
Diretor do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio). Os próximos passos da
pesquisa do CNPEM integram a Rede Vírus MCTI, comitê de assessoramento
estratégico do Ministério que atua na articulação de Unidades de Pesquisa
envolvidas no combate ao coronavírus.
Abertura em caráter
excepcional à comunidade científica
“Além do nosso compromisso com a
agenda pública de pesquisas com o SARS-CoV-2, coordenada pelo MCTI, o início da
operação da MANACÁ 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”, anuncia Mateus Cardoso, Chefe da Divisão de
Materiais Moles e Biológicos do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS)
do CNPEM.
Para utilizar o Sirius, as
propostas de pesquisa da comunidade científica passarão por uma avaliação
técnica dos especialistas do LNLS. “Neste momento, consideramos que a máquina
está em fase de comissionamento científico, realizando experimentos ainda em
condições que impõem algumas limitações. Entretanto, em resposta à crise
causada pela COVID-19, optamos por disponibilizar antecipadamente essa
ferramenta aos pesquisadores que já têm familiaridade com experimentos de
cristalografia de proteínas, para que eles possam avançar no entendimento
molecular do vírus”, pondera o Diretor do LNLS, Harry Westfahl Jr.
Dentre as 13 estações de pesquisa
do Sirius previstas para a 1ª fase do projeto, duas delas tiveram as montagens
priorizadas, desde o início da pandemia, por permitirem estudos sobre o vírus e
sua interação com células humanas. Além da MANACÁ, a equipe do projeto corre
contra o tempo para entregar, ainda nos próximos meses, a linha de luz
CATERETÊ, voltada a técnicas de Espalhamento Coerente de Raios X, onde será
possível produzir imagens celulares tridimensionais de alta resolução.
José Roque, diretor-geral do
CNPEM e do projeto Sirius, destaca que, em resposta à uma situação emergencial,
a comunidade científica está sendo chamada a apresentar suas propostas de
pesquisa em SARS-CoV-2. “Começamos a oferecer condições de pesquisa inéditas
para os pesquisadores do País. Neste momento, em que se fala tanto da
importância da ciência e tecnologia para a solução de problemas, estamos diante
de uma máquina avançada, projetada por brasileiros e construída em parceria com
a indústria nacional. Espero que, cada vez mais, todos os setores da sociedade
reconheçam a importância da ciência para a solução dos nossos problemas e as
capacidades que temos no País”, conclui.
Cristal da proteína 3CL de
SARS-CoV-2 coletado para ser submetido à análise na primeira estação de
pesquisa a receber experimento no Sirius (Cred.: CNPEM)
Sobre o Sirius
Projetado e construído por
brasileiros, o Sirius é uma das fontes de luz síncrotron mais avançadas do
mundo. Este grande equipamento científico possui em seu núcleo um acelerador de
elétrons de última geração, que gera um tipo de luz capaz de revelar a microestrutura
de materiais orgânicos e inorgânicos. Essas análises são realizadas em estações
de pesquisa, chamadas linhas de luz. O Sirius irá comportar diversas linhas de
luz, otimizadas para experimentos diversos, e que funcionarão de forma
independente entre si, permitindo que diversos grupos de pesquisadores
trabalhem simultaneamente, em diferentes pesquisas nas mais diversas áreas,
como saúde, energia, novos materiais, meio ambiente, dentre outras.
As diferentes técnicas
experimentais disponíveis nas linhas de luz do Sirius permitirão observar
aspectos microscópicos dos materiais, como os átomos e moléculas que os
constituem, seus estados químicos e sua organização espacial, além de
acompanhar a evolução no tempo de processos físicos, químicos e biológicos que
ocorrem em frações de segundo. Em uma linha de luz é possível acompanhar também
como essas características microscópicas são alteradas quando o material é
submetido a diversas condições, como temperaturas elevadas, tensão mecânica,
pressão, campos elétricos ou magnéticos, ambientes corrosivos, entre outras.
Essa capacidade é uma das principais vantagens das fontes de luz síncrotron,
quando comparadas a outras técnicas experimentais de alta resolução.
As linhas de luz do Sirius são
instrumentos científicos avançados, projetados para solucionar problemas em
áreas estratégicas para o desenvolvimento do País. Inicialmente, um conjunto de
13 linhas de luz foi planejado para cobrir uma grande variedade de programas
científicos. Ao todo, Sirius poderá abrigar até 38 linhas de luz.
Sirius é financiado pelo
Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI).
Visualização do mapa de
densidade eletrônica obtida a partir dos dados de difração do cristal da
protease principal de SARS-CoV-2 em experimento na linha MANACÁ do Sirius
(Cred.: CNPEM)
Sobre a Manacá
A linha de luz MANACÁ é dedicada
à cristalografia de macromoléculas, e permite o estudo da estrutura
tridimensional de proteínas e enzimas humanas e de patógenos, com resolução
submicrométrica. A técnica é capaz de revelar a posição de cada um dos átomos
que compõem a proteína estudada, e permite investigar a sua ação no organismo e
sua interação com princípios ativos candidatos a fármacos. Dessa forma, é
possível tornar mais eficiente a busca por novos medicamentos, ou mesmo
compreender o funcionamento de fármacos já conhecidos para aumentar sua
efetividade.
Informações sobre a estrutura de
proteínas são importantes não apenas na área da saúde, mas também para o
desenvolvimento de biocombustíveis, defensivos agrícolas, alimentos e
cosméticos.
Tecnologia Nacional
Fontes de luz síncrotron
constituem o exemplo mais sofisticado de infraestrutura de pesquisa aberta e
multidisciplinar, e o Sirius é uma ferramenta-chave para a resolução de
questões importantes para as comunidades acadêmica e industrial brasileiras. A
versatilidade de uma fonte de luz síncrotron permite o desenvolvimento de
pesquisas em áreas estratégicas, como energia, alimentação, meio ambiente,
saúde, defesa e vários outros. Essa é a razão pela qual a tecnologia da
luz síncrotron se torna cada vez mais popular ao redor do mundo. É também o
motivo pelo qual os países com economias fortes e baseadas em tecnologia já
contam com uma ou mais fontes de luz síncrotron, ou as estão construindo.
Os raios X utilizados nos
primeiros experimentos realizados no Sirius são gerados em um acelerador de
elétrons de última geração e focalizados em cristais micrométricos de
proteínas, utilizando tecnologias desenvolvidas pelo CNPEM e implementadas em
parceria com a indústria nacional. Financiado pelo Ministério de Ciência,
Tecnologia e Inovações (MCTI), 85% dos recursos do Sirius foram investidos no
País, em parceria com empresas nacionais. Durante o seu desenvolvimento foram
estabelecidos contratos com mais de 300 empresas de pequeno, médio e grande
portes, das quais mais de 40 desenvolvem soluções tecnológicas para o Sirius,
junto aos pesquisadores e engenheiros do CNPEM.
Sobre o CNPEM
Ambiente de pesquisa e
desenvolvimento sofisticado e efervescente, único no País e presente em
poucos polos científicos no mundo, o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e
Materiais (CNPEM) é uma organização social supervisionada pelo Ministério da
Ciência, Tecnologia, Inovações (MCTI). O Centro opera quatro Laboratórios
Nacionais e é berço do mais complexo projeto da ciência brasileira – o Sirius
– uma das mais avançadas fontes de luz síncrotron do mundo. O CNPEM reúne
equipes multitemáticas altamente especializadas, infraestruturas
laboratoriais mundialmente competitivas e abertas à comunidade científica,
linhas de pesquisa em áreas estratégicas, projetos inovadores em parcerias com
o setor produtivo e ações de treinamento para pesquisadores e estudantes. O
Centro constitui um ambiente movido pela busca de soluções com impacto nas
áreas de saúde, energia, meio ambiente, novos materiais, entre outras. As
competências singulares e complementares presentes no CNPEM impulsionam
pesquisas e desenvolvimentos nas áreas de luz síncrotron; engenharia de
aceleradores; descoberta de novos medicamentos, inclusive a partir de espécies
vegetais da biodiversidade brasileira; mecanismos moleculares envolvidos no
surgimento e na progressão do câncer, doenças cardíacas e do
neurodesenvolvimento; nanopartículas funcionalizadas para combate de bactérias,
vírus, câncer; novos sensores e dispositivos nanoestruturados para os setores
de óleo e gás e saúde; soluções biotecnológicas para o desenvolvimento
sustentável de biocombustíveis avançados, bioquímicos e biomateriais.
Fonte: CNPEM
MINISTÉRIO DAS COMUNICAÇÕES
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