A técnica chama-se criomicroscopia electrónica e por causa dela Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson ganharam o Prémio Nobel da Química 2017.
Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson Universidades de LAUSANNE, Columbia e Cambridge/EPA
O método desenvolvido – os três cientistas tiveram diferentes participações no processo – torna possível obter imagens detalhadas das complexas máquinas da vida. Numa curta entrevista pelo telefone divulgada no site dos Prémios Nobel, Richard Henderson esclarece que, em relação a outras técnicas de observação, este microscópio é “um método mais directo, fácil e de uso mais generalizado”, ultrapassando alguns obstáculos que impediam a observação de algumas estruturas como, por exemplo, proteínas de membrana.
O desenvolvimento deste tipo de microscopia electrónica, que expõe a amostra biológica a temperaturas muito baixas (criogénicas), “simplifica e melhora a imagem das biomoléculas”, acrescenta o comunicado de imprensa do comité, adiantando ainda que este método permite “visualizar processos que nunca antes foram vistos, o que é decisivo para a compreensão básica da química da vida e para o desenvolvimento de produtos farmacêuticos”.
Não só se consegue obter imagens dos átomos nestas moléculas, como numa fotografia, como também é possível juntar estas imagens e ver “um filme” que nos mostra o que estas moléculas fazem. “Assim, temos as estruturas das moléculas, mas também o processo, como se mexem, interagem e o que fazem”, explicou Sara Snogerup Linse, um dos elementos do comité durante o anúncio do prémio no Instituto Karolinska, na Suécia. Na mesma intervenção declarou: “Em breve, não haverá mais segredos. Agora, podemos ver todos os detalhes nas moléculas, em todos os cantos das nossas células, em todas as gotas dos nossos fluidos. Podemos compreender como se constroem, como se comportam e como agem em comunidades alargadas. Estamos perante uma revolução bioquímica.”
Há já alguns exemplos dos avanços que este novo olhar pode alcançar. Recentemente, esta nova técnica permitiu, por exemplo, olhar de uma forma inédita para o vírus Zika. A estrutura do vírus foi revelada graças à criomicroscopia electrónica e permitiu conhecer as proteínas que compõem o invólucro do vírus a um nível atómico, num trabalho que mereceu um artigo publicado em Abril de 2016 na revista científica Science. Esta reveladora visão do Zika pode ajudar os cientistas a encontrar moléculas para lutar contra o vírus e desenvolver uma vacina.
Pedro Matias, da Unidade de Cristalografia de Macromoléculas, do Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB) da Universidade Nova de Lisboa, em Oeiras, sublinha “a revolução tecnológica que está na base do extraordinário desenvolvimento da criomicroscopia electrónica aplicada a sistemas biológicos”. Lembra que “a utilização de microscópios electrónicos para a visualização de biomoléculas iniciou-se no século passado, com a contribuição fundamental de Richard Hendersen”.
Sublinha ainda que a solução de “congelar a amostra, preservando todas as suas características, usando de arrefecimento ultra-rápido a 196 graus Celsius negativos que impede a formação de cristais de gelo” teve o contributo fundamental de Jacques Dubochet.
Sobre as possíveis aplicações práticas desta técnica, Pedro Matias realça “a sua utilização pelas empresas farmacêuticas na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos” e também “ao nível da investigação mais fundamental”, possibilitando “estudos em que se obtêm imagens detalhadas de toda uma célula e seus organelos, o que permite entender melhor aspectos do seu funcionamento”.
O investigador português confirma ainda que “infelizmente” ainda não existem criomicroscópios electrónicos em Portugal. “Existem alguns microscópios electrónicos em Portugal que são utilizados para estudo de amostras biológicas, por exemplo no Instituto Gulbenkian de Ciência em Oeiras, no Instituto de Biologia Molecular e Celular no Porto e na Universidade de Coimbra. No entanto, estes instrumentos não têm as potencialidades dos instrumentos de última geração que têm dado origem aos resultados mais excitantes e revolucionários.” São aparelhos exigentes, nota, em termos de espaço e custo. “Um aparelho de última geração para criomicroscopia electrónica pode custar mais de sete milhões de euros. Para além do instrumento, é necessário dispor de uma sala especial com chão antivibrações e atmosfera controlada para impedir as contaminações de poeira e as flutuações de temperatura.”
Na conferência de imprensa, Joachim Frank respondeu a algumas perguntas por telefone e, apesar das más condições da ligação, foi possível ouvi-lo dizer que as moléculas mais fascinantes que já observou com esta técnica foram os ribossomas, as “máquinas” celulares que fabricam as proteínas a partir da informação genética contida no ADN. Apesar de considerar que as inúmeras aplicações e o enorme potencial deste novo método de olhar para as moléculas da vida não serão imediatos e terão de ser explorados nos próximos anos, o investigador sublinhou que “a medicina já não está a olhar só para os órgãos mas para os processos nas células”. E esta ferramenta será decisiva para isso.
O cientista também disse ter sido surpreendido com o telefonema do comité do Nobel, que recebeu durante a noite porque se encontra nos EUA, para lhe anunciar que tinha vencido o Nobel da Química. “Pensei que as minhas hipóteses eram minúsculas. Há tantas inovações e descobertas todos os dias. Mas isto é uma notícia maravilhosa. Foi isso que repeti para mim mesmo. É uma notícia maravilhosa.”
Nas redes sociais, muitos especialistas comentavam a “gaveta” onde o comité Nobel arrumou esta descoberta. Será que a criomicroscopia electrónica é uma “invenção” que pertence ao mundo da biologia pelas suas implicações ou ao da química pelo processo que a tornou possível? É, sem dúvida, um avanço no campo da bioquímica. Hoje, o trabalho de três cientistas que desenvolveram o método foi reconhecido com o Nobel da Química. “Amanhã” é possível que alguma descoberta feita através do uso da (laureada) criomicroscopia electrónica mereça o Nobel da Medicina.
Eles fizeram com que hoje conseguíssemos ver a vida de uma forma mais nítida e detalhada, como nunca antes tínhamos experimentado. Desenvolveram uma tecnologia, que se materializou num poderoso instrumento, que nos deixa olhar para o interior das células, para a estrutura das suas moléculas e até para os seus ínfimos átomos. É a mais íntima perspectiva que temos das moléculas da vida e que nos pode ajudar a saber mais sobre doenças e a desenvolver fármacos. Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson ganharam esta quarta-feira o Prémio Nobel da Química 2017 pelo desenvolvimento desta técnica chamada criomicroscopia electrónica.
Na segunda-feira, o prémio Nobel da Medicina ou Fisiologia foi atribuído a três investigadores pelas descobertas sobre os mecanismos do nosso relógio biológico. Na terça-feira, o comité reconheceu o trabalho de mais três cientistas que lideraram as equipas responsáveis pela detecção das ondas gravitacionais com o prémio Nobel da Física. Não há duas sem três, e no terceiro Nobel atribuído esta semana, o comité voltou a dividir o prémio de por três homens, Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson.
Jacques Dubochet é professor de biofísica na Universidade de Lausanne, nasceu na Suíça e tem 75 anos, Joachim Frank é professor de bioquímica e biofísica na Universidade de Columbia, em Nova Iorque (EUA), nasceu na Alemanha e tem 77 anos, e Richard Henderson dirige um laboratório de biologia molecular no Medical Research Council (MRC) em Cambridge, no Reino Unido, e nasceu na Escócia e tem 72 anos.
O método desenvolvido – os três cientistas tiveram diferentes participações no processo – torna possível obter imagens detalhadas das complexas máquinas da vida. Numa curta entrevista pelo telefone divulgada no site dos Prémios Nobel, Richard Henderson esclarece que, em relação a outras técnicas de observação, este microscópio é “um método mais directo, fácil e de uso mais generalizado”, ultrapassando alguns obstáculos que impediam a observação de algumas estruturas como, por exemplo, proteínas de membrana.
O desenvolvimento deste tipo de microscopia electrónica, que expõe a amostra biológica a temperaturas muito baixas (criogénicas), “simplifica e melhora a imagem das biomoléculas”, acrescenta o comunicado de imprensa do comité, adiantando ainda que este método permite “visualizar processos que nunca antes foram vistos, o que é decisivo para a compreensão básica da química da vida e para o desenvolvimento de produtos farmacêuticos”.
Não só se consegue obter imagens dos átomos nestas moléculas, como numa fotografia, como também é possível juntar estas imagens e ver “um filme” que nos mostra o que estas moléculas fazem. “Assim, temos as estruturas das moléculas, mas também o processo, como se mexem, interagem e o que fazem”, explicou Sara Snogerup Linse, um dos elementos do comité durante o anúncio do prémio no Instituto Karolinska, na Suécia. Na mesma intervenção declarou: “Em breve, não haverá mais segredos. Agora, podemos ver todos os detalhes nas moléculas, em todos os cantos das nossas células, em todas as gotas dos nossos fluidos. Podemos compreender como se constroem, como se comportam e como agem em comunidades alargadas. Estamos perante uma revolução bioquímica.”
Há já alguns exemplos dos avanços que este novo olhar pode alcançar. Recentemente, esta nova técnica permitiu, por exemplo, olhar de uma forma inédita para o vírus Zika. A estrutura do vírus foi revelada graças à criomicroscopia electrónica e permitiu conhecer as proteínas que compõem o invólucro do vírus a um nível atómico, num trabalho que mereceu um artigo publicado em Abril de 2016 na revista científica Science. Esta reveladora visão do Zika pode ajudar os cientistas a encontrar moléculas para lutar contra o vírus e desenvolver uma vacina.
Pedro Matias, da Unidade de Cristalografia de Macromoléculas, do Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB) da Universidade Nova de Lisboa, em Oeiras, sublinha “a revolução tecnológica que está na base do extraordinário desenvolvimento da criomicroscopia electrónica aplicada a sistemas biológicos”. Lembra que “a utilização de microscópios electrónicos para a visualização de biomoléculas iniciou-se no século passado, com a contribuição fundamental de Richard Hendersen”. Sublinha ainda que a solução de “congelar a amostra, preservando todas as suas características, usando de arrefecimento ultra-rápido a 196 graus Celsius negativos que impede a formação de cristais de gelo” teve o contributo fundamental de Jacques Dubochet.
Sobre as possíveis aplicações práticas desta técnica, Pedro Matias realça “a sua utilização pelas empresas farmacêuticas na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos” e também “ao nível da investigação mais fundamental”, possibilitando “estudos em que se obtêm imagens detalhadas de toda uma célula e seus organelos, o que permite entender melhor aspectos do seu funcionamento”.
O investigador português confirma ainda que “infelizmente” ainda não existem criomicroscópios electrónicos em Portugal. “Existem alguns microscópios electrónicos em Portugal que são utilizados para estudo de amostras biológicas, por exemplo no Instituto Gulbenkian de Ciência em Oeiras, no Instituto de Biologia Molecular e Celular no Porto e na Universidade de Coimbra. No entanto, estes instrumentos não têm as potencialidades dos instrumentos de última geração que têm dado origem aos resultados mais excitantes e revolucionários.” São aparelhos exigentes, nota, em termos de espaço e custo. “Um aparelho de última geração para criomicroscopia electrónica pode custar mais de sete milhões de euros. Para além do instrumento, é necessário dispor de uma sala especial com chão antivibrações e atmosfera controlada para impedir as contaminações de poeira e as flutuações de temperatura.”
Na conferência de imprensa, Joachim Frank respondeu a algumas perguntas por telefone e, apesar das más condições da ligação, foi possível ouvi-lo dizer que as moléculas mais fascinantes que já observou com esta técnica foram os ribossomas, as “máquinas” celulares que fabricam as proteínas a partir da informação genética contida no ADN. Apesar de considerar que as inúmeras aplicações e o enorme potencial deste novo método de olhar para as moléculas da vida não serão imediatos e terão de ser explorados nos próximos anos, o investigador sublinhou que “a medicina já não está a olhar só para os órgãos mas para os processos nas células”. E esta ferramenta será decisiva para isso.
O cientista também disse ter sido surpreendido com o telefonema do comité do Nobel, que recebeu durante a noite porque se encontra nos EUA, para lhe anunciar que tinha vencido o Nobel da Química. “Pensei que as minhas hipóteses eram minúsculas. Há tantas inovações e descobertas todos os dias. Mas isto é uma notícia maravilhosa. Foi isso que repeti para mim mesmo. É uma notícia maravilhosa.”
Nas redes sociais, muitos especialistas comentavam a “gaveta” onde o comité Nobel arrumou esta descoberta. Será que a criomicroscopia electrónica é uma “invenção” que pertence ao mundo da biologia pelas suas implicações ou ao da química pelo processo que a tornou possível? É, sem dúvida, um avanço no campo da bioquímica. Hoje, o trabalho de três cientistas que desenvolveram o método foi reconhecido com o Nobel da Química. “Amanhã” é possível que alguma descoberta feita através do uso da (laureada) criomicroscopia electrónica mereça o Nobel da Medicina.
A sua existência foi prevista há mais de cem anos por Albert Einstein, mas só em 2015 foram detectadas pela primeira vez. O trio de físicos que há décadas andava atrás das ondas gravitacionais viu agora o seu esforço reconhecido ao mais alto nível.
Albert Einstein, que transformou profundamente a visão que temos do Universo com a sua teoria da relatividade, do início do século XX, acertou outra vez. E tão certo estava que as ondas gravitacionais previstas teoricamente por ele há mais de 100 anos, mas fugidias a qualquer detecção durante décadas e décadas, foram finalmente registadas em Setembro de 2015 por dois grandes detectores nos Estados Unidos. Foi esse extraordinário feito científico, provando que as ondas gravitacionais existiam mesmo, que recebeu o Prémio Nobel da Física de 2017, atribuído esta terça-feira a um trio de investigadores nos Estados Unidos: Rainer Weiss (do Instituto de Tecnologia do Massachusetts), Barry Barish e Kip Thorne (ambos do Instituto de Tecnologia da Califórnia).
Cientistas norte-americanos terão sido acordados ao meio da noite para receber a notícia da conquista do Prémio Nobel da Medicina de 2017. Por causa do sono, perderam o sono.
São geneticistas e cronobiólogos. Ou uma espécie de relojoeiros do corpo humano. Michael Rosbash, Jeffrey Connor Hall e Michael Warren Young conquistaram esta segunda-feira o Prémio Nobel da Fisiologia ou Medicina por descobertas sobre os mecanismos moleculares que controlam o ritmo circadiano. Os trabalhos com mais de duas décadas nesta área mostraram como funcionam genes que estão ligados ao sono e à forma como regulamos o nosso metabolismo nas diferentes fases do dia. Os três cientistas norte-americanos revelaram alguns dos importantes circuitos e peças que fazem a complexa máquina do nosso relógio biológico funcionar. E, claro, perceberam onde e como pode avariar.
Segundo Anna Weddell, do comité do prémio Nobel, os investigadores mostraram, por exemplo, que “precisamos do relógio biológico para antecipar as mudanças que ocorrem durante um dia, não é só para nos adaptarmos a essas mudanças”. Assim, recorrendo ao modelo da mosca-da-fruta, os investigadores perceberam que o corpo dos animais (incluindo o dos seres humanos) desencadeia uma série de ligações que nos preparam para acordar, mesmo antes de a luz do dia “nos avisar”. Da mesma forma, há uma preparação do organismo para o momento nocturno, do sono.
“Até hoje não sabemos por que precisamos de dormir, mas já é claro que a regulação do sono obedece a dois processos: o ciclo circadiano (ou relógio) e o sistema homeostático”, explica ao PÚBLICO Diogo Pimentel, investigador português na Universidade de Oxford que se dedica a esta área. O tal relógio faz com que todos os organismos (incluindo nós) se sincronizem e adaptem a factores do ambiente externo, sendo a luz o factor principal. Sobre os resultados do trabalho dos cientistas agora premiados com o Nobel da Medicina, Diogo Pimental comenta: “É de facto uma história de sucesso fantástica e um excelente exemplo de como genes e moléculas são responsáveis por orquestrar o nosso comportamento.”
Mais: o reconhecimento do comité Nobel responde a quem duvida das implicações destes estudos que usam a mosca-da-fruta para ligar a genética ao nosso comportamento. “O sucesso neste campo é como um ‘conto de fadas’ para a abordagem da genética comportamental porque demonstra o poder e a eficácia deste tipo de investigação, tal como a relevância e impacto das descobertas resultantes.”
O anúncio do Prémio Nobel foi por volta das 10h30 (hora de Lisboa). Poucos minutos, o perfil dos cientistas corria mundo. Ainda antes de termos tempo para procurar informação sobre os premiados, ficávamos a saber que Michael Rosbash foi acordado ao meio da noite com a notícia do prémio. Ficou em silêncio e depois terá dito algo como: “Está a brincar comigo?” A sua mulher, que dormia ao lado, terá apenas dito que era preciso que continuasse a respirar.
Michael Rosbash e Jeffrey Connor Hall são dois amigos de longa data que trabalham juntos há várias décadas. Actualmente, estão na Universidade de Brandeis, no Massachusetts (EUA). Michael Warren Young é um cronobiólogo que investiga no laboratório de genética da Universidade de Rockefeller, em Nova Iorque. Os três estudam o sono, os mecanismos que o nosso relógio biológico usa para se adaptar ao ambiente cá fora.
No centro das investigações destes cientistas está o papel de alguns genes que “participam” neste processo de regulação do ritmo circadiano. Michael Rosbash e Jeffrey Connor Hall explicaram como funciona o gene period (PER). Isolaram este gene e descobriram que produzia uma proteína que se acumulava nas células durante a noite e degradava-a durante o dia. Ou seja, os níveis estavam sintonizados com o ritmo circadiano (uma palavra que na sua origem em latim quer dizer algo como “cerca de um dia”, 24 horas).
Michael Warren Young descobriu o gene timeles (TIM), outra peça importante nesta máquina. Juntos, os três cientistas perceberam que por trás dos nossos sonos e vigílias estes genes actuam em conjunto formando um sistema de sinais químicos. O investigador da Universidade de Rockefeller identificou ainda um outro gene chamado doubletime (DBT) que era capaz de atrasar a acumulação da proteína PER. Estavam desvendados mecanismos-chave sobre os princípios do relógio biológico.
Encontrar os genes e a sua função fez com que se concluísse também que mudanças (ou mutações) nestes “genes-relógio” (as peças biológicas do relógio circadiano comparáveis às rodas dentadas de um relógio mecânico) estão associadas a uma série de distúrbios do sono em humanos. Mesmo algumas formas de depressão podem estar de alguma maneira ligadas ao controlo do ritmo circadiano. Assim, por causa destes três investigadores, hoje sabemos mais sobre os mecanismos que regulam o nosso ritmo circadiano que, por sua vez, regula muitos dos nossos genes.
“O relógio biológico regula funções críticas, como comportamento, níveis hormonais, sono, temperatura corporal e metabolismo. O nosso bem-estar é afectado quando existe um desajuste entre o nosso ambiente externo e este relógio biológico interno, o que acontece, por exemplo, quando viajamos em diferentes fusos horários e experimentamos jet lag. Há também indícios de que os problemas na sincronização de nosso relógio interno com o ambiente e estilo de vida podem estar associados ao aumento do risco de várias doenças”, refere o comunicado de imprensa do comité do Nobel do Instituto Karolinska, na Suécia.
Num velho vídeo de Novembro de 2015 que esta segunda-feira acordou para uma nova vida na Internet, Michael Rosbash explica o seu trabalho com Jeffrey C. Hall. Fala neste incrível relógio que temos dentro de nós e que consegue antecipar as mudanças cá fora. “É muito mais vantajoso saber o que vai acontecer do que reagir ao que já aconteceu. E esse é um dos papéis do ritmo circadiano”, diz.
No final do vídeo gravado numa altura em que ainda estava longe de saber que algum dia ganharia o Nobel da Medicina, Michael Rosbash fala sobre o sucesso do seu trabalho. Revela que a sua investigação é o resultado de vários factores: uma boa equipa, bons colegas, financiamento, apoio familiar e também de acasos felizes e sorte. “Independentemente dos talentos que usamos para resolver problemas, esses talentos que herdamos dos nossos pais, esses genes, não fazem uma escolha. Somos vítimas de acasos. No meu caso, sou uma vítima feliz. Na verdade, é mesmo a sorte que está por trás desta história.”