Trio de pesquisadores premiados elaborou uma ferramenta que utiliza Inteligência Artificial para criar modelos virtuais de proteínas e estudo no Sirius, em Campinas (SP), serviu como elemento de validação. Estrutura tridimensional de uma enzima descoberta pelo CNPEM com ajuda do Sirius que foi utilizada como modelo para pesquisa laureada no Nobel de Química de 2024.
Mário Murakami
Os avanços científicos nunca são realizados de forma independente, e o trabalho premiado com o Nobel de Química 202 é um exemplo prático do processo colaborativo da ciência. Os pesquisadores utilizaram dados obtidos no superlaboratório Sirius, acelerador de partículas instalado em Campinas (SP), para validar a descoberta.
David Baker, Demis Hassabis e John M. Jumper receberam o reconhecimento por decifrarem os segredos das proteínas (moléculas fundamentais para as nossas células e, consequentemente, para a vida) por meio da inteligência artificial (IA) e da computação.
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O g1 conversou com Mário Murakami, diretor científico do LNBR (Laboratório Nacional de Biorrenováveis) e pesquisador do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), que abriga o Sirius, para entender a participação do superlaboratório no trabalho e os potenciais da descoberta.
“Ele criou essa proteína, esse modelo, e comparou com o nosso para validar o algoritmo que ele fez. Então mostra o impacto e a relevância dessa pesquisa do CNPEM”, destaca Murakami.
Nobel de Química
Murakami explicou que a pesquisa vencedora do Nobel desenvolveu uma ferramenta virtual que utiliza Inteligência Artificial capaz de criar e recriar estruturas tridimensionais de proteínas sem a necessidade de dados experimentais, mas com a precisão de experiências em laboratórios.
Para ele, essa descoberta vai possibilitar acelerar estudos em diferentes campos da biologia, pois experimentos que sempre dependeram de métodos físicos laboratoriais e que poderiam se estender por anos, com a nova técnica, tem os processos acelerados por modelos virtuais.
“Você consegue ter uma predição da estrutura a partir da sequência de informações com uma precisão equivalente a atividades experimentais. Então, algo que poderia levar anos, você obtém a informação em minutos”, compara.
Assim, Murakami explica que todos os campos da biologia acabam se favorecendo, seja na construção de biocatalizadores para indústria, descoberta de novos fármacos para combater patógenos, melhorar a tolerância das plantas à seca, produção de biocombustíveis ou plásticos sustentáveis, entre outros.
Sirius: maior estrutura científica do país, instalada em Campinas (SP).
CNPEM/Sirius/Divulgação
A pesquisa do CNPEM
A pesquisa realizada no CNPEM foi mencionada nas etapas finais dos estudos de Baker, em uma citação na revista Science, publicação de renome internacional, para demonstrar o potencial do algoritmo que permitiria a modelagem das proteínas virtuais.
Baker utilizou uma descoberta do CNPEM sobre uma enzima que abria a possibilidade para a produção de hidrocarbonetos, os intermediários químicos da indústria e que está na base de combustíveis como diesel, gasolina e querosene de aviação, além de diferentes polímeros como os plásticos.
“É uma importante validação de um pessoal que está na fronteira, que acabou de ganhar o prêmio Nobel desenvolvendo algoritmos de grande importância para a sociedade. Ele não só cita o nosso trabalho, mas dá o nosso trabalho como referência, como exemplo para validar os modelos dos algoritmos dele”, conta.
Murakami explicou que as enzimas desenvolvidas pelo CNPEM são capazes de transformar resíduos agroindustriais em produtos de relevância industrial, no caso foram utilizados restos de óleos vegetais, que até então não eram possíveis de serem convertidos em outros elementos.
A partir das novas enzimas, esses resíduos passaram a ser transformados em miméticos de petróleo de hidrocarbonetos, ou seja, um combustível quimicamente idêntico ao petróleo, porém de origem biológica e por vias biológicas.
“Essa descoberta cria uma gama de oportunidades para o desenvolvimento de rotas biológicas sustentáveis renováveis para a produção de hidrocarbonetos na produção de Petróleo Verde a partir de subprodutos da indústria”, finaliza.
Superlaboratório Sirius
Sirius, laboratório de luz síncrotron de 4ª geração, instalado no CNPEM, em Campinas (SP)
Nelson Kon
O Sirius é um dos três laboratório de luz síncrotron de 4ª geração do mundo, e ele atua como uma espécie de “raio X superpotente” que analisa diversos tipos de materiais em escalas de átomos e moléculas.
❓ Como funciona o Sirius? Para observar as estruturas, os cientistas aceleram os elétrons quase na velocidade da luz, fazendo com que percorram o túnel de 500 metros de comprimento 600 mil vezes por segundo. Depois, os elétrons são desviados para uma das estações de pesquisa, ou linhas de luz, para os experimentos.
🧲 Esse desvio é realizado com a ajuda de ímãs superpotentes, e eles são responsáveis por gerar a luz síncrotron. Apesar de extremamente brilhante, ela é invisível a olho nu. Segundo os cientistas, o feixe é 30 vezes mais fino que o diâmetro de um fio de cabelo.
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