O Prémio Nobel da Química de 2013 foi para Martin Karplus (Universidade de Estrasburgo, França, e Universidade de Harvard, EUA), Michael Levitt (Universidade de Stanford, EUA) e Arieh Warshel (Universidade da Califórnia do Sul, EUA), “pelo desenvolvimento de modelos multiescala para sistemas químicos complexos", anunciou ontem em Estocolmo a Real Academia Sueca das Ciências.
Martin Karplus, austríaco e norte-americano, nasceu em 1930 e é bioquímico; Michael Levitt, britânico e norte-americano, é biofísico e nasceu na África do Sul em 1947; Arieh Warshel, israelita e norte-americano, é químico e bioquímico e nasceu em 1940.
Hoje em dia, a simulação das mais complexas reacções químicas no computador é prática corrente. Mas isso não foi sempre assim. De facto, os três laureados “construíram as bases dos potentes programas [informáticos] que são [hoje] utilizados para perceber e prever os processos químicos”, salienta a mesma entidade em comunicado. Como, por exemplo, a acção de um potencial medicamento sobre o seu alvo no corpo, que permite hoje desenhar moléculas com propriedades terapêuticas antes de as testar experimentalmente.
No passado, os químicos construíam modelos das moléculas que estudavam com bolas a representar os átomos e arames para as ligações entre átomos (basta lembrar-se do famoso modelo tridimensional da molécula de ADN, construída nos anos 1950, à maneira de um “mecano”, por Francis Crick e James Watson no seu laboratório de Cambridge…). E quando se tratava de simular moléculas no computador, os software disponíveis faziam-no conforme as leis da física clássica ou as da física quântica (a física do mundo dos átomos) - mas não as de ambas ao mesmo tempo, explica ainda a academia sueca.
Por um lado, os programas informáticos clássicos permitiam calcular e processar grandes moléculas químicas, mas só as mostravam no seu estado de “repouso”, o que excluía à partida a simulação de reacções químicas, que são fenómenos dinâmicos que demoram uma fracção de milissegundo e onde a configuração das moléculas se altera radicalmente. Já quando se tratava de simular reacções químicas, era a física quântica a entrar em cena – mas aí, a potência de cálculo necessária era tal que só era possível fazer estas simulações em moléculas pequenas, o que excluía, logo à partida, as grandes moléculas biológicas que são as proteínas. Os trabalhos dos laureados deste ano permitiram aproveitar “o melhor de dois mundos”, com “Newton e a sua maçã a colaborarem com Schrödinger e o seu gato”, lê-se ainda no comunicado da academia.
Em 1970, Warshel desembarcou no laboratório de Karplus, vindo do Instituto Weizmann em Israel. No potente computador do seu instituto de origem, Warshel, juntamente com Levitt, tinha criado um programa capaz de simular moléculas – qualquer molécula, ate às maiores – conforme as leis da física clássica. Por seu lado, Karplus e a sua equipa eram especialistas do desenvolvimento desoftware capaz de simular reacções químicas com base na física quântica.
Karplus e Warshel desenharam então um novo tipo de programa, no qual a física quântica era utilizada quando se tratava de simular o comportamento de certas porções das moléculas, enquanto a física clássica tomava conta do resto. Para dar um exemplo actual, nas simulações da forma como um novo medicamento se liga à sua proteína-alvo no nosso organismo, o computador executaria cálculos quânticos apenas nos átomos da proteína-alvo que interagem directamente com o medicamento, fornecendo a resolução máxima nessa localização.
Dois anos mais tarde, Warshel e Levitt juntaram-se novamente. Levitt interessava-se pelas moléculas biológicas – sobretudo pelas enzimas, essenciais à química dos organismos vivos – e os dois cientistas decidiram simular reacções enzimáticas. Em 1976, publicaram o primeiro modelo por computador deste tipo de reacção química. “O seu programa era revolucionário porque podia ser utilizado com qualquer tipo de molécula. O tamanho deixava de ser um obstáculo”, escreve a academia.
"A força dos métodos desenvolvidos por Martin Karplus, Michael Levitt e Arieh Warshel reside no seu carácter universal. Podem ser usados para estudar todo o tipo de química, das moléculas da vida aos processos químicos industriais." Um dos sonhos assumidos de Levitt é simular a totalidade de um organismo vivo ao nível molecular. E segundo a academia, "só o futuro pode decidir" se as poderosas ferramentas desenvolvidas pelos laureados irão um dia permitir concretizar esse sonho.
