Você sabe o que é Física Biológica?

Com informações da Agência Fapesp - 28/01/2011

José Nelson Onuchic, brasileiro radicado nos Estados Unidos, lidera um grupo de pesquisa que se dedica à física biológica.
[Imagem: Onuchic Research group]

Fronteira na ciência

A física biológica é uma área de fronteira na ciência.

Ela consiste no desenvolvimento e utilização de métodos modernos de física teórica para tentar solucionar fenômenos biológicos complexos.

José Nelson Onuchic lidera um grupo de pesquisa que se dedica à física biológica.

Ele é professor de física da Universidade da Califórnia, em San Diego, e codiretor do Centro para Física Biológica Teórica (CTBP) - um dos dez centros de excelência em física criados pela Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos.

Onuchic esteve no Brasil para participar como professor convidado da Escola São Paulo de Ciência Avançada sobre radiação síncrotron, em Campinas (SP). Na ocasião ele ministrou aulas sobre alguns dos fenômenos biológicos que pesquisa.

Graduado em física pela Universidade de São Paulo (SP), em São Carlos, onde fez o mestrado em física aplicada, Onuchic foi aos Estados Unidos nos meados da década de 1980.

Após concluir o doutorado em química no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), retornou ao Brasil como professor do Instituto de Física da USP de São Carlos.

E no começo de 1990 decidiu voltar aos Estados Unidos, onde acreditava que encontraria melhores oportunidades de carreira e condições de realizar pesquisas interdisciplinares.

Aos 53 anos, depois de 21 anos fora do Brasil, de ter-se naturalizado norte-americano e se tornar membro da Academia Nacional de Ciências (dos Estados Unidos), o cientista planeja retornar ao Brasil, ainda que parcialmente, e destaca o bom momento da ciência brasileira.

Quais são as principais atividades científicas que o senhor exerce nos Estados Unidos?

José Nelson Onuchic - Dou aulas de física, oriento pós-doutorandos e doutorandos na Universidade da Califórnia em San Diego e sou codiretor de um grande centro da NSF, o Centro para Física Biológica Teórica (CTBP). A NSF financia dez centros de excelência em física no país, que são chamados NSF Physics Frontier Centers. O nosso é o único dedicado à biologia.

Qual é a proposta do Centro para Física Biológica Teórica?

Onuchic - A ideia é aplicar métodos modernos de física teórica em vários problemas de biologia, como o dobramento de proteínas, que é um problema de física estatística extremamente complicado.

Um dos pontos que queremos saber é qual o mecanismo básico que faz com que as proteínas possuam sequências específicas de aminoácidos com informações que fazem com que suas estruturas sejam únicas.

A outra parte do problema é, sabendo que uma sequência de aminoácidos que forma uma proteína tem uma estrutura única, qual a complexidade dos movimentos que ela pode fazer e como estão envolvidos na função molecular. Hoje, já se consegue calcular isso e mostrar seu funcionamento.

Essa é a principal linha de pesquisa na qual o senhor trabalha hoje?

Onuchic - Na maior parte da minha carreira tenho trabalhado com dobramento de proteínas, mas agora também estou pesquisando redes genéticas.

No CTBP, desenvolvemos modelos para investigar como a rede genética de uma bactéria decide se vai produzir esporos ou fazer mutações para sobreviver. E várias dessas decisões são estocásticas, não determinísticas.

Para saber como funciona esse mecanismo de decisão é preciso entender o mecanismo molecular e identificar a complexidade dos elementos da rede genética. Essa interface entre o molecular e o celular é algo que nos tem interessado muito.

De que maneira a física teórica pode auxiliar a entender esses problemas complexos da biologia?

Onuchic - As ciências biológicas eram áreas extremamente descritivas, relatando cada fase da criação de uma proteína ou de uma mutação.

Por outro lado, a física sempre foi uma ciência reducionista, pegando um problema e tentando identificar os elementos e princípios básicos que o governam.

E, hoje, não dá mais para ser apenas descritivo, como eram as ciências biológicas, porque a quantidade de dados é muito grande.

O desafio mudou?

Onuchic - O grande desafio agora é tentar descobrir quais são os princípios básicos e o nível mínimo de descrição e complexidade que podemos ter para conseguir descrever um problema biológico.

Como podemos simplificar ao máximo uma proteína e ainda entender como ela funciona? Esse tipo de problema não é mais descritivo, mas quantitativo.

Essa é a ideia da física teórica aplicada à biologia, que pode ser chamada de teoria quantitativa ou de física biológica. Essa quantificação das ciências da vida é algo que não havia no passado.

Como o senhor se interessou por essa nova área?

Onuchic - Meu orientador no doutorado no Caltech, o professor John Hopfield, que foi um dos primeiros a trabalhar com redes neurais, pensava dessa maneira.

Quando ele criou os problemas de redes neurais, disse que a complexidade vem do coletivo de neurônios, não de cada um especificamente. Cada elemento é extremamente trivial.

Há grupos de pesquisa nessa área no Brasil?

Onuchic - Existem alguns cientistas começando a fazer isso em redes neurais e também em macromoléculas, mas ainda são poucos grupos. Mas nos Estados Unidos esse tipo de pesquisa também é nova.

Apesar disso, meu grupo de pesquisa tem 15 pessoas trabalhando no tema e no CTBP tem uma centena de cientistas, entre professores, pós-doutorandos e estudantes de doutorado.

Podemos falar de aplicações das descobertas nessa nova área de pesquisa?

Onuchic - Apesar de ser de ciência básica, as pesquisas nessa área têm aplicações enormes.

Se entendermos todo o mecanismo de dobramento, será possível projetar novas proteínas. Se compreendermos como as proteínas interagem, será possível desenvolver novas drogas.

Boa parte do nosso grupo tem trabalhado nisso. Um dos cientistas, J. Andrew McCammom, tem diversas patentes de drogas para o tratamento de Aids e outras doenças.

Por que o senhor decidiu migrar para os Estados Unidos para seguir sua carreira científica?

Onuchic - Na época, avaliei que teria mais liberdade de fazer pesquisa no exterior. Estava interessado em fazer ciência interdisciplinar e os departamentos nos institutos de pesquisa brasileiros ainda eram muito convencionais. Os Estados Unidos foram muito bons para minha pesquisa e para a minha carreira.

O senhor teria interesse em retornar ao Brasil para continuar suas pesquisas?

Onuchic - Eu tenho pensado em voltar pelo menos parcialmente. Não tenho nenhum plano de voltar permanentemente, mas estou conversando com colegas daqui para tentar encontrar situações alternativas nesse sentido.

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