Examinar o mundo a um nível molecular é difícil. Mas tentar se concentrar em moléculas em movimento é uma tarefa ainda mais assustadora. O Prêmio Nobel de Química deste ano homenageia o trabalho de três cientistas que desenvolveram uma técnica de flash para congelar os minúsculos blocos de construção da vida e estudá-los de perto.
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Em química, a estrutura freqüentemente se relaciona fortemente com a função de uma molécula e, assim, examinando intimamente as estruturas que compõem todas as esferas da vida - de vírus a plantas e seres humanos - os pesquisadores podem trabalhar para melhores tratamentos e curas para doenças.
"Uma imagem é a chave para o entendimento", de acordo com o comunicado à imprensa da Academia Real de Ciências da Suécia anunciando o prêmio.
Desde os anos 1930, os microscópios eletrônicos - nos quais os feixes de elétrons são usados para a imagem dos mínimos detalhes dos objetos - permitiram aos cientistas vislumbrar as partes mais pequenas do mundo. Mas esta tecnologia não é ideal quando se trata de estudar as estruturas dos organismos vivos, relata Laurel Hamers para Science News .
Para que o microscópio eletrônico funcione adequadamente, a amostra deve estar no vácuo, que resseca os tecidos vivos e pode distorcer algumas das estruturas que os cientistas esperam estudar. A amostra também é bombardeada com radiação prejudicial. Outras técnicas, como a cristalografia de raios X, não conseguem imaginar a vida em seu estado natural, porque requer que as moléculas de interesse permaneçam rigidamente cristalizadas.
Para o biólogo molecular escocês Richard Henderson, essas restrições eram simplesmente impraticáveis para observar as moléculas que compõem as células vivas. A partir dos anos 1970, ele desenvolveu uma técnica usando um microscópio eletrônico para capturar uma proteína até o nível atômico, relata Erik Stokstad, da Science . O microscópio foi ajustado em baixa potência, o que criou uma imagem borrada que poderia mais tarde ser editada em uma resolução mais alta usando os padrões repetitivos da molécula como guia.
Mas e se as amostras não fossem repetitivas? Foi aí que entrou o biofísico alemão Joachim Frank. Ele desenvolveu uma técnica de processamento para criar imagens nítidas tridimensionais de moléculas não repetitivas. Ele pegou as imagens de baixa potência em vários ângulos diferentes e, em seguida, usou um computador para agrupar objetos semelhantes e afiá-los, criando um modelo 3D da molécula viva, relata Kenneth Chang, do New York Times .
No início dos anos 80, o biofísico suíço Jacques Dubochet descobriu uma maneira de usar amostras úmidas sob o vácuo do microscópio eletrônico. Ele descobriu que podia congelar rapidamente a água em torno das moléculas orgânicas, que preservavam sua forma e estruturas sob a força de distorção do vácuo.
Juntas, essas técnicas "abriram essencialmente uma espécie de nova área de biologia estrutural, antes inacessível", disse Henderson sobre a microscopia eletrônica em uma entrevista com Adam Smith, da Nobel Media.
Desde suas descobertas, os cientistas trabalharam para refinar continuamente a resolução dessa técnica, permitindo imagens ainda mais detalhadas das menores moléculas orgânicas, relata Ben Guarino, do Washington Post . A técnica encontrou amplo uso na biologia molecular e até mesmo na medicina. Por exemplo, na esteira da devastadora epidemia do vírus Zika, os pesquisadores foram capazes de determinar rapidamente a estrutura do vírus com microscopia crio-eletrônica, o que pode ajudar a produzir vacinas.
"Esta descoberta é como o Google Earth para moléculas", diz Allison Campbell, presidente da American Chemical Society, informa Sharon Begley, da STAT. Usando esta microscopia crio-eletrônica, os pesquisadores podem agora ampliar para examinar os detalhes mais minúsculos da vida na Terra.
