Linha de pesquisa investe na ‘química verde’

Trabalhos podem resultar em enzimas nacionais como biocatalisadores para produção de medicamentos

Cada vez mais se disseminam no mundo grupos que se dedicam à chamada “química verde”. Em linhas gerais, ela pode ser entendida como a criação, o desenvolvimento e a aplicação de produtos e processos químicos que visam reduzir ou até eliminar o uso e a geração de substâncias nocivas ao ser humano e prejudiciais ao meio ambiente.  Esta é uma das vertentes das pesquisas orientadas pela professora Anita J. Marsaioli, do Instituto de Química (IQ) da Unicamp, vinculada ao Centro de Excelência para Pesquisa em Química Sustentável (CERSusChem), sediado na UFSCar, e de que participam também pesquisadores da Unesp, USP e UFSC. O Centro, que tem como objetivo pesquisar novas tecnologias e soluções para a indústria química e farmacêutica, conta com o apoio financeiro da Fapesp e da empresa química inglesa GlaxoSmithKline (GLK).

O biólogo José Matheus C. Bonatto, graduado pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ-USP), com mestrado em genética e melhoramento de plantas, pela mesma instituição, e doutorado em bioquímica e biologia molecular pelo Instituto de Química da USP, foi selecionado, entre mais de 70 inscritos, no início de 2017. O pesquisador foi contemplado com uma bolsa para pós-doutores, oferecida pela Fapesp por meio do Centro, para realizar estudos com enzimas, destinadas à produção de fármacos e outras moléculas de interesse da indústria, no Laboratório de Biocatálise e de Produtos Naturais do Departamento de Química Orgânica do IQ da Unicamp, com orientação da docente.

A partir daí, face aos interesses e objetivos do Centro, ele se deteve na pesquisa de enzimas e microrganismos brasileiros que pudessem ser utilizados como catalisadores em reações de sínteses de fármacos de forma a torná-las mais rápidas, baratas e sustentáveis, ou seja, sem a geração de resíduos que impactem o meio ambiente.

Foto: Perri
O biólogo José Matheus C. Bonatto: síntese de fármacos sem  geração de resíduos

Segundo Matheus, a biocatálise, que envolve a utilização de enzimas e microrganismos para a realização de uma reação química, é muito importante porque esses seres vivos permitem a realização de transformações químicas específicas de forma branda, sem a utilização de solventes orgânicos e ácidos fortes e de temperaturas relativamente altas. Isto nem sempre é possível com o emprego de catalisadores convencionais, já utilizados na síntese de fármacos, geradores de resíduos que exigem tratamento para descarte na forma correta. “O meu projeto de pesquisa visa identificar e aplicar enzimas de microrganismos brasileiros com vistas à sua possível aplicação na síntese de fármacos”, afirma o pesquisador. 


Com efeito, o objetivo principal dos estudos desenvolvidos pelo Laboratório de Biocatálise e de Produtos Naturais é identificar enzimas de toda a biodiversidade brasileira, caracterizá-las e verificar possíveis aplicações na indústria farmacêutica e química. Nessa procura, o pesquisador identificou duas enzimas, no microrganismo brasileiro Neopestalothiopsis sp., denominadas Monoamina Oxidase (MAO-N) e Imina Redutase (IRED), das quais se têm pouquíssimas descrições na literatura e não se conheciam, até então, a sequência do DNA. Essas enzimas foram selecionadas por homologia, pois elas se revelaram 86% idênticas a outras já utilizadas em sínteses de fármacos e obtidas em outros países. Em decorrência há grande probabilidade de atenderem à mesma finalidade. Mas isso só pode ser confirmado em testes de bancada, pois, como diz o autor, trata-se de um processo de tentativa e erro. O emprego de uma delas, a MAO-N confirmou o esperado. Em relação à outra, a IRED, os estudos estão ainda em andamento.


Sequência do trabalho

Matheus conta que, a partir de uma biblioteca de fungos existente no laboratório, grupo anterior de pós-graduandos orientados pela professora Anita, encontrou um fungo novo que produz enzimas raras na natureza e que poderiam ser úteis para a obtenção de fármacos. Como quase não se conhecia nada sobre seu genoma, todo o seu DNA precisou ser sequenciado, o que foi feito na facility da Unicamp (LaCTAD). Por analogia com a sequência genômica dos fungos estrangeiros ele localizou enzimas que interessavam no interior do seu genoma e clonou essas sequências na bactéria E. coli com a finalidade de aumentar a velocidade de sua reprodução.

Isso porque as bactérias constituem microrganismos muito mais simples, com genomas muito menores, que facilitam o estudo, e replicam as enzimas exponencialmente em pouco tempo. Em razão disso, a sequência do fungo que interessa é colocada no interior de uma bactéria que funciona como uma biofábrica, produzindo quantidade imensa da enzima em pouco tempo. Seu objetivo era depois, então, testar essas enzimas em substratos que contivessem diferentes moléculas que podem dar origem a fármacos, o que lhe permitiria constatar em que reações ela efetivamente atua. Essa parte do trabalho ainda está em andamento.

“Para obter determinado fármaco há necessidade de juntar certas moléculas. Conhecemos os seus precursores, pois já sabemos previamente que moléculas devem ser juntadas para dar origem a um determinado fármaco. Temos, portanto, uma visão prévia de onde essa enzima pode atuar, mas é preciso testar a viabilidade de cada uma das várias possibilidades aventadas”, detalha o pesquisador. A expectativa dele é a de gerar, até o final do pós-doutorado, pelo menos a síntese de um fármaco de forma mais sustentável.


Conferência nos EUA

Matheus credita, além da análise de seu mérito e currículo, à descoberta desse novo fungo o fato de ter sido agraciado com uma bolsa de isenção total – inscrição, viagem, hospedagem, alimentação – que viabilizou sua participação na Gordon Research Conference sobre biocatálise, realizada em julho na University of New England (Biddefor, EUA), na qual estiverem presentes mais de 350 pesquisadores de destaque na área de biocatálise dos EUA e Europa. Em relação ao interesse da Gordon em custear sua participação, que não é barata, pois só a inscrição custa U$ 1 400, diz: “Grande parte dos empregos das enzimas de que a nossa é homóloga destina-se à indústria farmacêutica. Trouxemos outro fungo com possibilidade desse emprego”.

Ele conta ainda que seu pôster, apresentando durante três dias, despertou particular interesse entre pesquisadores americanos e europeus por trazer ao conhecimento um novo fungo que expressa uma enzima importante para a “química verde” e que pode vir a ter aplicação farmacêutica relevante. Embora fosse sua primeira experiência internacional, a sua impressão, em relação à relevância científica da conferência, é a de que não há significativa defasagem em relação ao que se faz no Brasil na área. Tanto é que na categoria de pôster o seu trabalho foi selecionado entre os cinco melhores.

 

 

Imagem de capa JU-online

O pesquisador José Matheus C. Bonatto: enzimas nacionais | Foto: Antoninho Perri