O novo edifício “poloTErRA”, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP), localizado na Área-2 do Campus USP de São Carlos, nasceu de um projeto lançado pelo Governo do Estado de São Paulo entre os anos de 2008 e 2009, com o objetivo de se desenvolver a área de biotecnologia e bioenergia no Estado e com isso poder abranger o território nacional.

A partir desse projeto e através de uma sólida parceria entre o Governo do Estado, a FAPESP e a USP, foi criada a Rede Paulista de Bioenergia, com cada ator a iniciar uma série de iniciativas específicas para esse fim. A USP encarregou-se de contratar técnicos e pesquisadores, a FAPESP, por seu lado, financiou projetos de pesquisa nas áreas de interesse, e o Governo do Estado, por sua vez, não só fez o investimento na construção das infraestruturas necessárias, como também transferiu verbas para que cada uma das três universidades estaduais modernizassem seus laboratórios e centros de pesquisa.

Particularmente, a USP investiu em três áreas importantes: a construção do edifício “poloTErRA”, em São Carlos, os laboratórios na Escola Superior  de Agricultura “Luiz de Queiroz” (ESALQ), em Piracicaba, e na USP de São Paulo, para permitir que os pesquisadores interessados no programa e no projeto pudessem ter possibilidades de trabalhar em condições adequadas.

Como já informamos acima, implantado na Área-2 do Campus USP de São Carlos, a construção do edifício “poloTErRA” passou por uma série de desafios ao longo dos últimos onze anos, com a falência de duas das empresas encarregadas da construção e que acarretaram inevitáveis atrasos e contratempos, problemas que, contudo, não retiraram o entusiasmo e a entrega do Prof. Igor Polikarpov, docente e pesquisador do IFSC/USP responsável pela infraestrutura e que acompanhou todo o processo. “Apesar desses atrasos, estamos cumprindo a nossa missão fundamental, trabalhando nesta área de biotecnologia molecular em prol do Estado de São Paulo e do País”, comemora Igor.

Para o pesquisador, o “poloTErRA” tem um perfil bem definido, desenvolvendo pesquisas que são a especialidade de quem trabalha neste novo Polo: caracterização bioquímica, biofísica estrutural de enzimas ativas em carboidratos complexos, bem como nos estudos de biomassa de resíduos agrícolas, nos pontos de vista químico e físico, prevendo-se, para breve, a introdução de outros destaques. “Os resíduos agrícolas  são substratos nos quais as enzimas atuam e, por isso, existe uma grande interação com outros pesquisadores do IFSC/USP que trabalham em paralelo com as nossas pesquisas, utilizando as técnicas físicas disponíveis para entender as estruturas físicas desses substratos. Como todo o nosso aprendizado e evolução do nosso conhecimento em cristalógrafos de proteínas, implantamos aqui a infraestrutura que permite a clonagem, expressão, purificação, cristalização e resolução estrutural de macromoléculas que se encontram inseridas num gigantesco grupo de proteínas que atuam em carboidratos complexos. Estes carboidratos complexos encontram-se, por exemplo, na parede celular de plantas, com milhares de ligações químicas e milhares de enzimas que criam e degradam essas mesmas ligações”, explica o pesquisador.

*Etanol celulósico (etanol verde ou etanol de segunda geração)

A produção do designado etanol celulósico (etanol verde) começou a ser desenvolvida há já algum tempo, principalmente através de várias iniciativas nos Estados Unidos e na Europa, grande maioria dos quais entretanto não deram certo devido às dificuldades de execução, sendo que no Brasil esse projeto foi um sucesso. “O Brasil é um país agrícola e por isso tem muito resíduos que, antigamente, eram muito mal aproveitados e utilizados. Ao finalizar a produção de açúcar e etanol, por  exemplo, sobra o bagaço e o que se fazia antigamente era queimá-lo... Um desperdício! Então, a tecnologia de produção de etanol celulósico despontou no Brasil, sendo que os Estados Unidos reiniciaram esse projeto enquanto os países em desenvolvimento, como a Índia e Indonésia aparecem agora com projetos muito forte nessa área. O melhor exemplo, no Brasil, foi e está sendo dado pela empresa Raizen que já confirmou a construção de sete mega-usinas que serão adicionadas à já existente. Dessa forma, a produção de etanol celulósico por essa empresa - que é de 30 milhões de litros/ano - passará num futuro próximo para 680 milhões de litros/ano, algo que é verdadeiramente extraordinário, tendo em consideração que a empresa já tem toda a sua safra vendida para os próximos cinco anos. Com isso, irão ser criados - direta e indiretamente -milhares de postos de trabalho para os próximos vinte anos, além da venda da tecnologia.”, sublinha o Prof. Igor Polikarpov, acrescentando que o poloTErRA está contribuindo para todo esse processo, inclusive com a formação de alunos que já hoje desempenham cargos importantes setores produtivos nacionais e no exterior.

poloTErRA - Ampliando horizontes científicos

Além da compreensão dos mecanismos de ação das enzimas em carboidratos complexos, o poloTErRA ainda tem vários desafios pela frente e que ampliam seus horizontes científicos para outras áreas, como é o caso da indústria do papel celulose, que é bastante forte no Brasil. Assim, outra linha de ação é usar as enzimas para facilitar o processo de uma desfibrilação da celulose para produzir a calulose nanofibrilada que pode ajudar tornar o papel mais resistente para determinadas aplicações cotidianas.

Outro exemplo do aumento dos horizontes do “poloTErRA” - talvez mais ousado - é o estudo das enzimas como arma de combate à resistência aos antibióticos, conforme explica o Prof. Igor Polikarpov. “Começamos a prestar atenção na forma como os microrganismos vivem. O ciclo de vida das designadas bactérias-livres, que se grudam a uma determinada superfície, é prolongada porque elas criam um biofilme, vivendo dentro dele, onde se comunicam entre si e se protegem das condições adversas do meio ambiente. Quando o recurso de sua sobrevivência se esgota, as bactérias-livres rompem o biofilme e migram para novos locais (novas superfícies), reproduzindo-se e criando novas colónias e novos biofilmes. Aí, elas têm a particularidade de escapar à ação dos antibióticos, ficando resistentes devido ao biofilme. Esse é um problema muito sério em termos de saúde pública, já que existe a produção de novas cepas resistentes das bactérias. Dessa forma, começamos a estudar do que é feito esses biofilmes e descobrimos que eles são feitos de DNA extracelular, proteínas e, principalmente, de exopolissacarídeos (estes últimos na ordem dos 85%). Observamos, então, que esses exopolissacarídeos lembram muito os polissacarídeos usados pelas plantas na construção de suas paredes celulares. Esses biofilmes servem exatamente para proteger as bactérias da ação dos antibióticos”, explica o pesquisador.

Assim, ao degradar o biofilme, a equipe de Igor Polikarpov conseguiu expor as bactérias aos antibióticos, aniquilando-as. “Esta poderá ser uma importante contribuição para o combate à resistências aos antibióticos, sendo um processo muito mais viável e economicamente mais barato do que desenvolver novos fármacos que estão sempre sujeitos a uma eficácia de curta duração devido ao surgimento de novas cepas bacterianas. Vamos ver se conseguimos desenvolver coquetéis enzimáticos para essa finalidade, cujo propósito é salvar vidas”, conclui Igor Polikarpov.

A expectativa do responsável pelo poloTErRA é de poder agregar mais pesquisadores e especialistas nos estudo que estão sendo elaborados, por forma a aumentar a interdisciplinaridade, com a introdução de novas tecnologias, começando pela Inteligência Artificial e Biotecnologia Avançada.

*O Etanol Celulósico (etanol verde), também chamado etanol de lignocelulose ou de segunda geração, é a denominação dada ao etanol obtido a partir da quebra das cadeias da celulose, hemicelulose e pectina, que são polímeros que constituem a estrutura fibrosa dos vegetais, através de reações químicas ou bioquímicas. Uma das principais matérias-primas usada para produção do etanol celulósico é a biomassa de plantas composta pelos resíduos das colheitas e do processamento de vegetais, que não é utilizada para alimentação humana e animal, ou para outras finalidades.