John Fenn KoichiTanaka Kurt Wûthrich

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1 John Fenn KoichiTanaka Kurt Wûthrich...pelo desenvolvimento de métodos de ionização em espectrometria de massa para analise de macromoléculas biológicas...pelo desenvolvimento da Ressonância Magnética Nuclear (RMN) para determinação da estrutura 3D de macromoléculas biológicas em solução

2 O estudo de macromoléculas é essencial para a compreensão dos processos biológicos permitindo rápidos progressos no conhecimento da forma como certas doenças se desenvolvem e podem ser combatidas. A dimensão destas moléculas apresenta por vezes um obstáculo na sua aplicação a determinados métodos analíticos. É o caso por exemplo da espectrometria de massa, uma técnica poderosa que permite identificar substâncias numa amostra, mas durante muito tempo encontrou-se limitada a moléculas de relativamente pequena dimensão. Graças a dois dos laureados deste ano, existem hoje em dia dois métodos de colocar macromoléculas como proteínas na fase gasosa, sem que estas percam a sua estrutura e forma. John Fenn desenvolveu uma destas técnicas, denominada por ionização por electrospray (figura ao lado). Como as moléculas adquirem uma carga considerável, as razões massa/carga tornam-se suficientemente pequenas para permitir a análise de grandes moléculas em espectrometros de massa relativamente vulgares.

3 No outro método, denominado soft laser desorption (SLD) é usado um intenso laser (figura ao lado). A primeira pessoa a demonstrar que este fenómeno podia ser usado para grandes moléculas como proteínas, foi o japonês Koichi Tanaka. A aplicabilidade da SLD a macromoléculas, passa pela combinação apropriada da energia do laser, das características fisico-químicas da matriz e da estrutura molecular dos analitos nesta matriz. Estes métodos de ionização representaram um grande avanço na espectrometria de massa, possibilitando a realização de sofisticadas análises bioquímicas que faziam parte apenas de sonhos há relativamente poucos anos. Maior rapidez, melhor sensibilidade e a possibilidade de estudar interacções entre proteínas são apenas alguns exemplos dos progressos obtidos com estes métodos. As aplicações são muitas, destacando-se por exemplo a melhoria no desenvolvimento de novos medicamentos, no diagnóstico precoce de várias doenças e formas de cancro e no controlo de qualidade alimentar.

4 No início da decada de 80, Kurt Wüthrich desenvolveu uma ideia acerca do modo como a RMN se podia estender a moléculas biológicas como proteínas. Inventou um método sistemático de emparelhar cada sinal de RMN com o respectivo protão na macromolécula. Esta atribuição sequencial é actualmente uma base de todos os estudos estruturais em RMN. Mostrou também que é possível determinar distâncias entre um grande número de protões e usar esta informação (juntamente com um método matemático baseado em distância-geometria) para calcular a estrutura tridimensional de moléculas (figura ao lado). Em muitos aspectos a RMN complementa a cristalografia de Raio-X na determinação de estruturas. A RMN tem vantagens relativamente a outras técnicas como por exemplo o facto de os estudos poderem ser feitos em solução, o que permite uma aproximação às condições fisiológicas. Permite ainda estudar a mobilidade e dinâmica de porções das cadeias proteicas.

5 Talvez um dos principais usos da RMN seja no auxílio da procura de novas e potenciais pequenas moléculas farmacêuticas que possam interagir com determinadas macromoléculas biológicas. Quando a molécula pequena se liga à maior, o espectro de RMN da segunda normalmente altera-se, o que pode ser usado para testar um grande número de candidatos a novas formas farmacêuticas, que podem assim ser logo à partida excluídas (ou não) no processo de desenvolvimento de um novo medicamento.

6 Se conhecermos todas as medidas de uma casa podemos desenha-la a 3D. Do mesmo modo, quantificando um vasto número de medidas curtas numa proteína podemos desenhar uma imagem tridimensional da sua estrutura.

7 A amostra é projectada como um spray num forte campo eléctrico produzindo-se iões carregados que pairam livremente e que são detectados pelo período de tempo que demoram a percorrer uma certa distância

8 SOFT LASER DESORPTION Em SLD um laser atinge a amostra que se encontra numa fase sólida ou viscosa. Algumas moléculas adquirem alguma da energia do laser e são projectadas, formando-se iões que são acelerados por um campo eléctrico e detectados pelo seu tempo de voo.

9 No passado dia 9 foram anunciados os laureados do corrente ano com o prémio Nobel de Química: três cientistas que em dois campos diferentes contribuíram para a identificação e análise da estrutura macromoléculas biológicas.

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