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O estudo revela uma importante descoberta no reino das nanomáquinas em sistemas vivos. O Prof. Sason Shaik, da Universidade Hebraica de Jerusalém, e o Dr. Kshatresh Dutta Dubey, da Shiv Nadar University, conduziram simulações de dinâmica molecular das enzimas Cytochromes P450 (CYP450s), revelando que essas enzimas exibem propriedades robóticas leves únicas.
Os citocromos P450 (CYP450s) são enzimas encontradas em organismos vivos e desempenham um papel crucial em vários processos biológicos, particularmente no metabolismo de drogas e xenobióticos. As simulações dos pesquisadores demonstraram que os CYP450s possuem uma quarta dimensão – a capacidade de sentir e responder a estímulos, tornando-os nanomáquinas de robôs leves em “matérias vivas”.
No ciclo catalítico dessas enzimas, uma molécula chamada substrato liga-se à enzima. Isso leva a um processo chamado oxidação. A estrutura da enzima tem um espaço confinado que permite que ela atue como um sensor e um robô macio. Ele interage com o substrato usando interações fracas, como impactos suaves. Essas interações transferem energia, fazendo com que partes da enzima e as moléculas dentro dela se movam. Esse movimento gera, em última análise, uma substância especial chamada espécie de oxoferro, que serve à enzima para oxidar uma variedade de substâncias diferentes.
A principal conclusão dessas simulações de dinâmica molecular é que o ciclo catalítico do CYP450s é complexo, mas segue uma sequência lógica. O espaço restrito da enzima, as colocações estratégicas de resíduos e os canais permitem que ela seja um sensor sensível do substrato, suas próprias mudanças de heme e mudanças conformacionais no sítio ativo. Essa capacidade de resposta de detecção cria um robô macio com uma quarta dimensão de detecção, algo nunca visto anteriormente na matéria 3D regular.
“Descobrimos que os CYP450s atuam como máquinas de robôs leves em ‘matérias vivas’, exibindo uma notável capacidade de detecção e ação de resposta. Esta é uma revelação empolgante e acreditamos que mecanismos de transdução mecânica semelhantes de sinais de impacto suave podem ser trabalhando em outras máquinas de robôs leves na natureza”, afirmou o Prof. Sason Shaik, um dos principais pesquisadores.
As descobertas abrem novos caminhos na pesquisa de robótica leve, pois os materiais 4D estão ganhando importância, impulsionados por gatilhos externos. Esses materiais, como hidrogéis produzidos por impressão 3D, se assemelham a enzimas em sua capacidade de detectar e induzir mudanças. As implicações dessa descoberta se estendem além do domínio da biologia e da química, potencialmente revolucionando campos como o design de inteligência artificial e a síntese de polímeros/géis autoevoluídos.
Dr. Kshatresh Dutta Dubey, co-pesquisador do estudo, acrescentou: “Estamos entrando em uma era emocionante para a química, onde a robótica leve e o design inteligente de nanomáquinas podem levar a avanços sem precedentes. O futuro pode testemunhar a criação de auto-evolução polímeros e nanomáquinas perpétuas capazes de sintetizar novas moléculas à vontade.”
Os cientistas acreditam que a integração da linguagem da robótica leve e da programação da máquina pode acelerar o progresso no desenvolvimento de materiais 4D e liberar todo o potencial da robótica leve.
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