Normalmente n\u00e3o pensamos que doen\u00e7as t\u00eam base bioqu\u00edmica, mas \u00e9 exatamente o que acontece. A doen\u00e7a \u00e9 geralmente um sinal de que as velocidades das rea\u00e7\u00f5es biologicamente importantes foram alteradas, assim como as propor\u00e7\u00f5es de reagentes e produtos. Nossos corpos s\u00e3o como laborat\u00f3rios complicados, com milhares de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas acontecendo em sincronia. O controle dessas rea\u00e7\u00f5es est\u00e1 sob o comando das enzimas \u2014 prote\u00ednas capazes de acelerar as transforma\u00e7\u00f5es que ocorrem nas c\u00e9lulas. O bom funcionamento das enzimas, e das macromol\u00e9culas naturais de modo geral, \u00e9 fundamental para a manuten\u00e7\u00e3o da nossa sa\u00fade.<\/p>\n
Macromol\u00e9culas s\u00e3o, como o nome sugere, mol\u00e9culas grandes formadas por milhares de \u00e1tomos ligados uns aos outros. Nos organismos vivos elas s\u00e3o de diversos tipos. Por exemplo: as prote\u00ednas, como as enzimas e o col\u00e1geno; os \u00e1cidos nucleicos, entre os quais est\u00e1 o DNA; e os polissacar\u00eddeos, como o amido e a celulose. Cada tipo de mol\u00e9cula de interesse biol\u00f3gico tem as suas fun\u00e7\u00f5es espec\u00edficas, todas elas muito relevantes para a vida no planeta.<\/p>\n
Essas macromol\u00e9culas, por serem grandes e variadas, t\u00eam estruturas complexas que precisam ser bem conhecidas para que se entenda como elas funcionam e, \u00e9 claro, o porqu\u00ea de elas deixarem de funcionar. De posse dessa informa\u00e7\u00e3o, quando um organismo estiver doente, ser\u00e1 poss\u00edvel identificar a origem do mau funcionamento e as a\u00e7\u00f5es necess\u00e1rias para corrigi-lo. Afinal, n\u00e3o se pode compreender, e muito menos controlar, aquilo que n\u00e3o se conhece, n\u00e3o \u00e9 mesmo? Ainda mais num ambiente t\u00e3o rico, din\u00e2mico e interrelacionado quanto um organismo vivo.<\/p>\n
A\u00ed se insere uma das possibilidades de emprego de magnetos moleculares \u2014 chamadas de mol\u00e9culas-\u00edm\u00e3s \u2014, como os estudados por pesquisadores do Programa de P\u00f3s-Gradua\u00e7\u00e3o em Qu\u00edmica da Universidade Federal do Paran\u00e1 (UFPR) e do Departamento de Qu\u00edmica da Universidade de Floren\u00e7a (UniFI), na It\u00e1lia.<\/p>\n
Uma dessas mol\u00e9culas foi descrita recentemente pelos pesquisadores na revista cient\u00edfica Chemical Science<\/em>, publicada pela Sociedade Brit\u00e2nica de Qu\u00edmica (RSC), e foi apelidada de Dy(pn)Cl.<\/p><\/blockquote>\n
Por se comportar como um \u00edm\u00e3 molecular, ou mais precisamente como uma candidata a etiqueta magn\u00e9tica molecular, ela poder\u00e1 ajudar na determina\u00e7\u00e3o da estrutura de muitas outras mol\u00e9culas. A novidade adv\u00e9m do fato do Dy(pn)Cl ter um elevado potencial como agente de deslocamento qu\u00edmico na Resson\u00e2ncia Magn\u00e9tica Nuclear (RMN).<\/p>\n
A RMN de alta resolu\u00e7\u00e3o permite identificar componentes qu\u00edmicos em n\u00edvel molecular. O m\u00e9todo usa um campo magn\u00e9tico forte para diferenciar as energias dos estados de spin (um movimento que pode ser comparado ao de rota\u00e7\u00e3o) dos n\u00facleos dos \u00e1tomos numa amostra em estudo. O monitoramento desses n\u00edveis de energia pode revelar o ambiente qu\u00edmico em torno de \u00e1tomos individuais, permitindo que a estrutura de mol\u00e9culas inteiras, incluindo macromol\u00e9culas biol\u00f3gicas, seja determinada.<\/p>\n
GALERIA<\/b> |<\/b><\/span> Cenas do desenvolvimento do magneto nuclear Dy(pn)Cl<\/span><\/h5>\n
<\/h5>\n
\u00c9 bom n\u00e3o confundir essas an\u00e1lises com os exames m\u00e9dicos por resson\u00e2ncia magn\u00e9tica de imagem. Nesses \u00faltimos, o mesmo princ\u00edpio f\u00edsico gera imagens detalhadas de partes do corpo, como c\u00e9rebro, cora\u00e7\u00e3o e m\u00fasculos, ou de tumores \u2014 que permitem o diagn\u00f3stico de diversas doen\u00e7as, como o c\u00e2ncer. J\u00e1 a RMN de alta resolu\u00e7\u00e3o, que tem espa\u00e7o nos laborat\u00f3rios de qu\u00edmica desde a d\u00e9cada de 1950, cria mapas e gr\u00e1ficos (espectros) de intera\u00e7\u00f5es entre n\u00facleos at\u00f4micos que podem ser prontamente decifrados por especialistas. Ou seja, a RMN tem sido uma ferramenta fundamental da pesquisa qu\u00edmica desde muito antes da aplica\u00e7\u00e3o m\u00e9dica generalizada de imagens de resson\u00e2ncia magn\u00e9tica.<\/p>\n
Uma das dificuldades da RMN em investigar macromol\u00e9culas \u2014 como as das enzimas \u00ad\u2014 \u00e9 o fato de os sinais produzidos pelos seus milhares de \u00e1tomos se sobreporem, o que dificulta o entendimento dos gr\u00e1ficos produzidos pelos equipamentos. Isso acontece especialmente com os n\u00facleos de hidrog\u00eanio, os quais s\u00e3o \u00e1tomos chave porque est\u00e3o entre os mais abundantes e mais estudados. Isso atrapalha a visualiza\u00e7\u00e3o de como eles est\u00e3o conectados e quais os seus \u00e1tomos vizinhos na estrutura da macromol\u00e9cula.<\/p>\n
A mol\u00e9cula-\u00edm\u00e3, se for ligada \u00e0 macromol\u00e9cula como um marcador (\u201cetiqueta magn\u00e9tica\u201d), pode evitar essa sobreposi\u00e7\u00e3o, por possuir uma magnetiza\u00e7\u00e3o pr\u00f3pria que interage tanto com os n\u00facleos dos \u00e1tomos da macromol\u00e9cula quanto com o campo magn\u00e9tico forte do equipamento. Dessa forma, os sinais de resson\u00e2ncia magn\u00e9tica da amostra ser\u00e3o mais bem separados nos gr\u00e1ficos, e a RMN produzir\u00e1 espectros \u201cmais limpos\u201d, mais f\u00e1ceis de interpretar, e, portanto, ter\u00e1 mais chances de sucesso nesse tipo de an\u00e1lise. \u00c9 desvendando a estrutura de macromol\u00e9culas que a RMN pode auxiliar na detec\u00e7\u00e3o de altera\u00e7\u00f5es bioqu\u00edmicas em organismos e, assim, identificar a presen\u00e7a de anomalias que indicam doen\u00e7as.<\/p>\n
Segundo a professora Ja\u00edsa Soares, que orientou a pesquisa de doutorado sobre a mol\u00e9cula-\u00edm\u00e3 Dy(pn)Cl no Laborat\u00f3rio de Qu\u00edmica Bioinorg\u00e2nica da UFPR, os resultados relevantes da pesquisa se devem tanto \u00e0 geometria (formato) da mol\u00e9cula quanto ao uso de um elemento qu\u00edmico da fam\u00edlia das terras raras, o dispr\u00f3sio, na sua composi\u00e7\u00e3o. Esse metal, um dos chamados lantan\u00eddeos, tem entre suas propriedades a capacidade de formar compostos fortemente magn\u00e9ticos.<\/p>\n
Uma curiosidade \u00e9 o termo \u201cterras raras\u201d, que tem origem hist\u00f3rica \u2014 \u201cterra\u201d era uma denomina\u00e7\u00e3o geol\u00f3gica gen\u00e9rica para alguns tipos de min\u00e9rios (\u00f3xidos) no final do s\u00e9culo XIX. Na verdade, os elementos da fam\u00edlia n\u00e3o s\u00e3o realmente \u201craros\u201d \u2014 o menos abundante deles tem ocorr\u00eancia maior na crosta terrestre do que o ouro \u2014 mas, como ocorrem em misturas dif\u00edceis de separar, torna-se custoso obt\u00ea-los puros.<\/p>\n
Tanto a presen\u00e7a de \u00edons de dispr\u00f3sio quanto o formato da mol\u00e9cula-\u00edm\u00e3 t\u00eam import\u00e2ncia para que ela apresente o desempenho excepcional descoberto pelos pesquisadores brasileiros e italianos. \u201cPrimeiro, trata-se de uma situa\u00e7\u00e3o em que a geometria [o formato] da mol\u00e9cula \u00e9 fundamental para maximizar a propriedade chamada de anisotropia magn\u00e9tica\u201d, explica Soares. Essa propriedade \u00e9 a que determina o efeito que a mol\u00e9cula-\u00edm\u00e3 tem sobre os hidrog\u00eanios da macromol\u00e9cula que ser\u00e1 analisada. \u201c\u00c9 a combina\u00e7\u00e3o dos dois, o ligante que determina o formato da mol\u00e9cula, e o \u00edon central, com seus v\u00e1rios el\u00e9trons desemparelhados, que leva ao \u00f3timo desempenho da mol\u00e9cula-\u00edm\u00e3 na Resson\u00e2ncia Magn\u00e9tica Nuclear\u201d.<\/p>\n
Mol\u00e9cula funciona como uma nanoetiqueta magn\u00e9tica<\/h2>\n
A mol\u00e9cula-\u00edm\u00e3 pode ser \u00fatil para resolver a sobreposi\u00e7\u00e3o dos sinais de RMN porque ela funciona como uma etiqueta magn\u00e9tica que pode ser \u201ccolada\u201d (ligada quimicamente) na macromol\u00e9cula para sondar regi\u00f5es estruturais espec\u00edficas. O magnetismo da etiqueta atua de forma previs\u00edvel, deslocando os sinais de resson\u00e2ncia dos \u00e1tomos alvo e separando-os uns dos outros. Com isso, os espectros de resson\u00e2ncia magn\u00e9tica nuclear se tornam menos \u201cborrados\u201d e, portanto, mais f\u00e1ceis de interpretar.<\/p>\n
\u201cA RMN \u00e9 uma ferramenta poderosa para a elucida\u00e7\u00e3o da estrutura e da din\u00e2mica das mol\u00e9culas biol\u00f3gicas quando os estudos s\u00e3o realizados em solu\u00e7\u00e3o. Por din\u00e2mica, queremos nos referir \u00e0 forma como ocorrem as intera\u00e7\u00f5es da biomol\u00e9cula com outras mol\u00e9culas. Para entender isso, \u00e9 importante lembrar que, nas c\u00e9lulas e nos tecidos vivos, as mol\u00e9culas est\u00e3o dissolvidas ou suspensas em \u00e1gua. Assim, \u00e9 importante que o marcador magn\u00e9tico (a mol\u00e9cula-\u00edm\u00e3) seja sol\u00favel e, mais do que isso, seja est\u00e1vel em solu\u00e7\u00e3o.\u201d<\/p>\n
A pesquisadora Francielli Sousa Santana, que investigou no doutorado as propriedades magn\u00e9ticas dos compostos de lantan\u00eddeos como o Dy(pn)Cl, conta como o dispr\u00f3sio foi selecionado entre diversos elementos da fam\u00edlia. \u201cEntre todos os \u00edons da s\u00e9rie dos lantan\u00eddeos, ele \u00e9 um dos que possuem o maior valor do momento magn\u00e9tico total, fator important\u00edssimo para o desempenho magn\u00e9tico da mol\u00e9cula\u201d, lembra.<\/p>\n
Em seguida, foi necess\u00e1rio pesquisar um formato de mol\u00e9cula que pudesse maximizar esse potencial. Em colabora\u00e7\u00e3o com o Laborat\u00f3rio de Magnetismo Molecular da Universidade de Floren\u00e7a, liderado pela professora Roberta Sessoli, Santana partiu de um composto org\u00e2nico estudado pela primeira vez em 1992 pelo grupo de pesquisa liderado por Ademir Neves na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) \u2014 o H2bbpen3 \u2014 e testou diversos compostos derivados desse pr\u00e9-ligante em rea\u00e7\u00f5es com o dispr\u00f3sio at\u00e9 produzir uma mol\u00e9cula-\u00edm\u00e3 com geometria e propriedades magn\u00e9ticas diferenciadas, o Dy(pn)Cl.<\/p>\n
\u201cA descoberta de que as propriedades magn\u00e9ticas se mant\u00eam inalteradas quando os cristais da nossa mol\u00e9cula s\u00e3o dissolvidos em solvente org\u00e2nico foi extraordin\u00e1ria, pois isso permite os estudos de RMN em solu\u00e7\u00e3o\u201d. Ou seja, abre a possibilidade de intera\u00e7\u00f5es bastante promissoras com biomol\u00e9culas.<\/p>\n
O desenvolvimento da mol\u00e9cula-\u00edm\u00e3 Dy(pn)Cl foi poss\u00edvel por meio de uma coopera\u00e7\u00e3o internacional intensa, que h\u00e1 pelo menos dez anos tem espa\u00e7o nos laborat\u00f3rios de pesquisa envolvidos. Tr\u00eas dos colaboradores estrangeiros s\u00e3o os professores Mauro Perfetti e Enrico Ravera e Matteo Briganti, todos da UniFI, que, junto com Sessoli, tamb\u00e9m assim o artigo publicado na Chemical Science. Briganti fez p\u00f3s-doutorado por dois anos no Laborat\u00f3rio de Qu\u00edmica Bioinorg\u00e2nica da UFPR, entre 2019 e 2021, com bolsa do Programa de Internacionaliza\u00e7\u00e3o (PrInt) da Coordena\u00e7\u00e3o de Aperfei\u00e7oamento de Pessoal de N\u00edvel Superior (Capes).<\/p>\n
Num panorama mais amplo, tamb\u00e9m participam da colabora\u00e7\u00e3o as Universidades Federais do Rio de Janeiro (UFRJ) e Tecnol\u00f3gica do Paran\u00e1 (UTFPR) e a Universidade de Aveiro (Portugal), nos estudos das propriedades magn\u00e9ticas e fotof\u00edsicas (fotoluminesc\u00eancia) das mol\u00e9culas contendo lantan\u00eddeos.<\/p>\n
\ud83d\udcd6 Publicado originalmente na Revista Ci\u00eancia UFPR (V. 6, n\u00ba 7, 2023).<\/h6>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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