Uma equipa de investigadores da Unidade de Biociências Moleculares Aplicadas | UCIBIO, da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa I NOVA FCT, em colaboração com investigadores do ITQB-NOVA, descobriu como uma enzima natural, altamente eficiente, capta e reduz o dióxido de carbono (CO₂).
Esta descoberta permite que sejam desenvolvidos catalisadores industriais mais eficazes para a captura de carbono e a produção de combustíveis sustentáveis, essenciais no combate às alterações climáticas. Ao combinar Biologia Estrutural, Enzimologia e Engenharia de Proteínas, Física e Modelação Computacional, a equipa conseguiu revelar o funcionamento deste sistema biológico com um nível de detalhe sem precedentes.
O estudo, publicado na prestigiada revista científica Angewandte Chemie International Edition [LINK], revela pela primeira vez o percurso do CO₂ através de “canais” no interior da proteína até uma espécie de “sala de espera molecular”. É neste espaço que o gás fica temporariamente retido antes de ser convertido numa molécula capaz de armazenar energia e servir de base para combustíveis e materiais sustentáveis. Este mecanismo abre caminho para uma nova geração de tecnologias de captura de carbono e produção de combustíveis sustentáveis.
O estudo foi coordenado por Maria João Romão e Cristiano Mota, investigadores da UCIBIO da NOVA FCT. O trabalho tem como primeiros autores Guilherme Vilela-Alves da UCIBIO da NOVA FCT e Rita Rebelo Manuel, sob orientação de Inês Cardoso Pereira, do ITQB-NOVA.
Reduzir os níveis de CO₂ na atmosfera é, sem dúvida, um dos maiores desafios científicos e ambientais da atualidade. Embora estejam a ser desenvolvidas tecnologias industriais para capturar e converter CO₂, a natureza já realiza esta transformação química há milhares de milhões de anos com recurso a enzimas.
Alguns microrganismos utilizam enzimas especializadas como ferramentas biológicas para transformar CO₂ em produtos de valor acrescentado.
“Compreender ao detalhe atómico como estas enzimas funcionam e guiam o CO₂ no seu interior dá-nos o conhecimento fundamental necessário para desenhar tecnologias mais eficientes”, explicam Maria João Romão e Cristiano Mota, investigadores da UCIBIO e coordenadores deste estudo, citados em comunicado. “Esta descoberta inspira diretamente o desenvolvimento de novos catalisadores artificiais para a captura industrial de carbono e produção de energia limpa”.
Recorrendo a técnicas avançadas de Cristalografia de raios-X, realizadas no Instituto Europeu de Radiação de Sincrotrão, em França, os investigadores conseguiram visualizar como as moléculas de diversos gases se deslocam no interior da enzima.
No interior da enzima, a descoberta foi surpreendente: o CO₂ é guiado através de túneis internos até uma pequena cavidade adjacente ao centro activo, descrita pelos investigadores como uma “sala de espera molecular”. Ao reter o CO₂ estrategicamente neste local, a enzima concentra a molécula perto da zona de reação, garantindo um processo muito mais rápido e eficiente.
Em síntese, após diversos processos de experimentação e análise, os investigadores perceberam que a enzima evoluiu para uma estratégia estrutural inteligente: concentrar o substrato (CO₂) o mais perto possível do local da reação, aumentando significativamente a eficiência de todo o processo.
A descoberta deste mecanismo inteligente de eficiência abre novas possibilidades tecnológicas para desenvolver enzimas melhoradas para captura industrial de carbono; criar catalisadores inspirados na natureza para produção de combustíveis verdes; e desenvolver novas tecnologias sustentáveis baseadas em princípios biológicos.
