A Nobel Prize for protein-dreaming computing
Oeiras, 11.10.2013
Read here a transcript of an opinion article by Claúdio M. Soares and António M. Baptista about this year's Nobel Prize in Chemistry, which was awarded jointly to Martin Karplus, Michael Levitt and Arieh Warshel "for the development of multiscale models for complex chemical systems".
The article, published in the online edition of the national newspaper Público, acknowledges the contribution of these scientists to the field of protein modeling and simulation.
Um Nobel para sonhar proteínas
Cláudio M. Soares e António M. Baptista In Público
10/10/2013
O tempo e o espaço moleculares são entidades misteriosas que se regem por regras estranhas ao mundo da nossa escala do dia-a-dia, governado pela física clássica. No início do século XX descobriram-se os fundamentos da linguagem que descreve esse mundo ao nível atómico e subatómico, a teoria quântica. O mundo subatómico mantém-se em contínua exploração, como bem ilustra o prémio Nobel da Física de 2013, atribuído a François Englert e Peter Higgs por avanços nesta última fronteira do conhecimento, fruto do casamento entre teoria e experimentação.
Tal como na física, na química e na biologia modernas, o casamento entre teoria e experimentação foi reforçado por um novo parceiro, a computação científica, e a partir dos anos 1950, tornou-se possível realizar “experimentação computacional”, na qual um modelo físico-matemático no computador é interrogado para prever as propriedades de moléculas ao nível atómico.
Essas abordagens são hoje ferramentas essenciais no arsenal da química, como já reconhecido em 1998 com a atribuição do prémio Nobel da Química a Walter Kohn e John Pople pelas suas contribuições para o tratamento teórico e computacional das moléculas e suas reacções. Mas, dado os recursos computacionais que tal exigiria, tais abordagens são de difícil aplicação a moléculas de grandes dimensões, o que deixa de lado sistemas complexos como as proteínas – tipicamente constituídas por muitos milhares de átomos.
O Nobel da Química de 2013, atribuído a Martin Karplus, Michael Levitt e Arieh Warshel, premeia desenvolvimentos que ultrapassaram esse obstáculo através de uma união harmoniosa entre a linguagem quântica mais fundamental e a linguagem mais simplificada da física clássica. Tal permite simular o comportamento temporal das moléculas – como um filme molecular – e prever reacções químicas como as que ocorrem no interior das proteínas para assegurar o funcionamento dos seres vivos.
Estas metodologias, altamente dependentes do uso de computadores, têm como ambição última simular a vida com base nos seus constituintes mais básicos (átomos e moléculas), compreendendo assim as máquinas moleculares que são, afinal, os seres vivos. No desbravar desse caminho, as ferramentas computacionais de Karplus, Levitt e Warshel vão sendo utilizadas em inúmeras aplicações, como no design de novos medicamentos.
Arieh Warshel foi o pivô em todo este processo, trabalhando quer com Michael Levitt no Instituto Weizmann em Israel e na Universidade de Cambridge, quer com Martin Karplus na Universidade de Harvard. Os esforços conjuntos destes três investigadores mudaram para sempre o panorama do estudo e compreensão das máquinas moleculares da vida.
Os autores deste texto são investigadores no Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa, que tem na sua cave mais de 2200 unidades de computação que “sonham” proteínas 24 horas por dia.
