0:00:00.913,0:00:04.016
Tendo sido criado no Wisconsin,[br]passei muito tempo ao ar livre.

0:00:04.040,0:00:07.087
Na primavera, eu respirava[br]a fragrância inebriante dos lilases.

0:00:07.666,0:00:10.331
No verão, eu adorava[br]o brilho elétrico dos vaga-lumes

0:00:10.355,0:00:12.529
piscando nas noites abafadas.

0:00:12.553,0:00:16.319
No outono, os pântanos se enchiam[br]com o vermelho brilhante do cranberry.

0:00:16.776,0:00:18.553
Até o inverno tinha seus encantos,

0:00:18.577,0:00:21.149
com os ramos natalinos dos pinheiros.

0:00:21.173,0:00:24.339
A natureza sempre foi fonte[br]de admiração e inspiração para mim.

0:00:25.292,0:00:28.347
Ao longo da minha graduação em química,[br]e nos anos seguintes,

0:00:28.371,0:00:31.497
comecei a entender melhor[br]o mundo em detalhes moleculares.

0:00:31.521,0:00:35.411
Todas as coisas que acabei de mencionar,[br]do aroma dos lilases, os pinheiros,

0:00:35.411,0:00:38.537
até o vermelho brilhante do cranberry[br]e o brilho dos vaga-lumes,

0:00:38.541,0:00:40.426
têm pelo menos uma coisa em comum:

0:00:40.482,0:00:42.615
elas são feitas de enzimas.

0:00:43.180,0:00:46.330
Como disse, cresci em Wisconsin,[br]então obviamente gosto de queijo

0:00:46.354,0:00:48.069
e dos Green Bay Packers.

0:00:48.093,0:00:50.061
Mas vou me deter um pouco no queijo.

0:00:50.085,0:00:51.712
Pelo menos nos últimos 7 mil anos,

0:00:51.712,0:00:54.168
os seres humanos têm extraído[br]uma mistura de enzimas

0:00:54.168,0:00:58.010
do estômago de vacas, ovelhas[br]e cabras, adicionando-a ao leite.

0:00:58.022,0:01:01.599
Isso faz o leite coagular, e é parte[br]do processo de fabricação do queijo.

0:01:01.599,0:01:03.855
A enzima-chave nessa mistura[br]se chama quimosina.

0:01:03.879,0:01:05.704
Vou mostrar como ela funciona.

0:01:05.728,0:01:07.626
Tenho aqui dois tubos,

0:01:07.650,0:01:09.856
e vou adicionar quimosina num deles.

0:01:09.880,0:01:11.347
Só um minutinho.

0:01:11.744,0:01:15.206
Meu filho Anthony, de oito anos,

0:01:15.230,0:01:18.532
me ajudou a preparar[br]esta apresentação para vocês,

0:01:18.532,0:01:22.652
daí fomos pra cozinha fatiar abacaxis,

0:01:22.676,0:01:26.610
extrair enzimas de batatas Asterix

0:01:26.634,0:01:28.713
e fazer todo tipo de experimento.

0:01:28.737,0:01:32.056
E, no final, achamos[br]que o da quimosina ficou bem legal.

0:01:32.110,0:01:37.466
Bem, a quimosina fica nadando no leite

0:01:37.553,0:01:40.672
e se liga a uma proteína chamada caseína.

0:01:40.696,0:01:42.974
Daí, ela corta a caseína...

0:01:42.998,0:01:44.800
é como uma tesoura molecular.

0:01:45.102,0:01:49.141
É esse corte que faz o leite coalhar.

0:01:49.165,0:01:51.935
Aqui estamos nós na cozinha[br]trabalhando nisso.

0:01:52.332,0:01:53.506
Tudo bem.

0:01:53.530,0:01:55.664
Vou sacudir os tubos.

0:01:56.180,0:01:59.657
Vou colocar estes de lado,[br]e deixá-los misturar um pouco.

0:01:59.681,0:02:00.831
Ótimo.

0:02:03.296,0:02:04.999
Se o DNA é o projeto da vida,

0:02:04.999,0:02:07.985
as enzimas são as operárias[br]que o executam.

0:02:07.985,0:02:10.199
Uma enzima é uma proteína[br]que é um catalisador

0:02:10.199,0:02:12.898
que agiliza ou acelera uma reação química,

0:02:12.922,0:02:16.398
assim como a quimosina aqui[br]está acelerando a coagulação do leite.

0:02:16.914,0:02:18.669
Mas não tem a ver só com o queijo.

0:02:18.693,0:02:22.010
Embora as enzimas tenham[br]papel importante em nossa alimentação,

0:02:22.034,0:02:25.478
elas também estão envolvidas[br]em tudo o mais, desde a saúde infantil

0:02:25.502,0:02:29.266
até o combate a um dos maiores[br]desafios ambientais de hoje.

0:02:29.720,0:02:33.093
Os tijolos da construção das enzimas[br]se chamam aminoácidos.

0:02:33.482,0:02:35.054
Existem 20 aminoácidos comuns,

0:02:35.078,0:02:38.435
e normalmente os designamos[br]por letras, abreviações,

0:02:38.459,0:02:41.207
então é realmente uma sopa[br]de letrinhas de aminoácidos.

0:02:41.236,0:02:43.776
Numa enzima, os aminoácidos se ligam

0:02:43.800,0:02:45.239
como as pérolas num colar.

0:02:45.263,0:02:47.815
E a identidade dos aminoácidos tem a ver

0:02:47.839,0:02:49.525
com as letras desse colar

0:02:49.525,0:02:51.943
e em que ordem elas aparecem,[br]que palavras formam,

0:02:51.943,0:02:55.926
conferindo propriedades únicas[br]a uma enzima e a diferenciando de outras.

0:02:55.950,0:02:58.967
Essa cadeia de aminoácidos, esse colar,

0:02:58.967,0:03:01.086
faz parte de uma estrutura[br]de ordem superior.

0:03:01.086,0:03:04.428
E, se eu der um zoom no nível molecular[br]e observarmos a quimosina,

0:03:04.428,0:03:07.348
que é a enzima que atua aqui,[br]veremos algo assim:

0:03:07.489,0:03:10.900
um monte de fios, laços,[br]hélices, voltas e curvas,

0:03:10.900,0:03:14.668
que precisam dessa conformação exata[br]pra funcionar corretamente.

0:03:14.978,0:03:17.768
Hoje em dia, podemos produzir[br]enzimas em micróbios,

0:03:17.792,0:03:20.947
que podem ser uma bactéria[br]ou uma levedura, por exemplo.

0:03:20.982,0:03:23.411
Para tanto, pegamos um pedaço de DNA

0:03:23.435,0:03:26.044
que codifique uma enzima[br]em que estejamos interessados,

0:03:26.044,0:03:27.531
inserimos no micróbio

0:03:27.531,0:03:30.871
e deixamos que ele use seus próprios meios

0:03:30.895,0:03:33.029
para produzir a enzima para nós.

0:03:33.053,0:03:36.380
Então, hoje, para obter a quimosina,[br]não precisamos de um bezerro;

0:03:36.380,0:03:38.198
podemos obtê-la de um micróbio.

0:03:38.222,0:03:41.821
O mais legal atualmente é poder selecionar[br]sequências de DNA personalizadas

0:03:41.821,0:03:45.748
para produzir as enzimas que queremos,[br]coisas que não existem na natureza.

0:03:45.756,0:03:50.407
Para mim, a parte divertida é tentar[br]projetar enzimas para um novo uso,

0:03:50.407,0:03:53.237
organizando os átomos exatamente para tal.

0:03:53.450,0:03:57.570
O ato de tirar uma enzima da natureza[br]e brincar com esses aminoácidos,

0:03:57.594,0:04:01.017
mexer com essas letras,[br]colocando algumas, tirando outras,

0:04:01.017,0:04:03.041
reorganizando-as um pouco, talvez,

0:04:03.164,0:04:08.165
é um pouco como encontrar um livro,[br]editar alguns capítulos ou mudar o final.

0:04:08.720,0:04:12.916
Em 2018, o Prêmio Nobel de Química foi[br]para o desenvolvimento dessa abordagem,

0:04:12.935,0:04:15.580
conhecida como "evolução dirigida".

0:04:15.966,0:04:19.799
Atualmente, podemos aproveitar[br]os poderes da evolução dirigida

0:04:19.823,0:04:22.004
para projetar enzimas[br]com fins personalizados,

0:04:22.004,0:04:26.067
e um deles é projetar[br]enzimas para serem usadas

0:04:26.067,0:04:27.929
em novas áreas, como lavagem de roupa.

0:04:27.929,0:04:32.202
Assim como as enzimas do corpo nos ajudam[br]a digerir a comida que ingerimos,

0:04:32.260,0:04:33.856
as enzimas no detergente da roupa

0:04:33.880,0:04:37.109
podem nos ajudar a dissolver[br]as manchas dela.

0:04:37.515,0:04:43.045
Ocorre que 90% da energia gasta[br]na lavagem vem do aquecimento da água.

0:04:43.165,0:04:46.704
E por uma boa razão: a água mais aquecida[br]facilita a limpeza das roupas.

0:04:46.704,0:04:49.608
Mas e se pudéssemos lavar com água fria?

0:04:49.608,0:04:52.368
Certamente economizaríamos[br]algum dinheiro e, além disso,

0:04:52.368,0:04:55.040
segundo cálculos feitos[br]pela Procter and Gamble,

0:04:55.040,0:04:58.831
se todas as famílias nos EUA[br]lavassem as roupas com água fria,

0:04:58.855,0:05:03.870
economizaríamos 32 toneladas métricas[br]de emissões de CO2 por ano.

0:05:03.894,0:05:06.437
Isso é muito; é o equivalente[br]ao dióxido de carbono

0:05:06.441,0:05:09.216
emitido por 6,3 milhões de carros.

0:05:09.640,0:05:13.362
Então, como projetar uma enzima[br]para realizar essas mudanças?

0:05:13.362,0:05:16.123
As enzimas não evoluíram[br]para lavar roupa suja,

0:05:16.147,0:05:18.027
muito menos em água fria.

0:05:18.282,0:05:21.347
Mas podemos ir para a natureza[br]e encontrar um ponto de partida,

0:05:21.371,0:05:23.792
uma enzima com alguma atividade inicial,

0:05:23.792,0:05:26.111
uma matéria-prima[br]com que possamos trabalhar.

0:05:26.111,0:05:28.807
Temos aqui um exemplo dessa enzima,

0:05:28.831,0:05:31.688
e podemos, como disse,[br]brincar com esses aminoácidos,

0:05:31.712,0:05:35.349
colocando algumas letras,[br]tirando outras, reorganizando-as.

0:05:35.364,0:05:38.434
E, ao fazer isso, podemos criar[br]milhares de enzimas.

0:05:38.458,0:05:43.889
E podemos pegá-las e testá-las[br]em microplacas como esta.

0:05:44.339,0:05:48.879
Esta placa contém 96 poços,

0:05:48.879,0:05:52.966
e em cada poço há um pedaço[br]de tecido com uma mancha.

0:05:52.990,0:05:55.485
Podemos medir a eficácia[br]de cada uma dessas enzimas

0:05:55.485,0:05:58.014
para remover as manchas[br]dos pedaços de tecido

0:05:58.038,0:06:00.060
e, assim, ver como está funcionando.

0:06:00.084,0:06:04.179
E podemos fazer isso usando robótica,[br]como verão daqui a pouco na tela.

0:06:07.427,0:06:09.144
Daí, fazemos isso,

0:06:09.144,0:06:13.078
e ocorre que algumas das enzimas[br]estão meio que no estágio inicial.

0:06:13.078,0:06:15.149
Nada que mereça atenção.

0:06:15.173,0:06:17.561
Algumas são piores,[br]então nos livramos delas.

0:06:17.585,0:06:18.910
E algumas são melhores.

0:06:18.934,0:06:21.569
Aquelas melhoradas[br]se tornam nossa versão 1.0.

0:06:21.593,0:06:24.033
Essas são as enzimas[br]com que queremos trabalhar,

0:06:24.037,0:06:26.133
e dá pra repetir[br]esse ciclo indefinidamente.

0:06:26.157,0:06:29.936
E é essa repetição que nos permite[br]criar uma nova enzima,

0:06:29.960,0:06:31.782
algo que faça o que precisamos.

0:06:31.806,0:06:35.084
E, após vários desses ciclos,[br]acabamos chegando a algo novo.

0:06:35.092,0:06:38.512
Hoje é possível ir ao supermercado[br]e comprar um detergente de roupas

0:06:38.512,0:06:42.553
que permita lavar em água fria,[br]devido a enzimas como esta aqui.

0:06:42.577,0:06:45.037
E quero mostrar pra vocês[br]como esta funciona também.

0:06:45.061,0:06:47.761
Então, tenho mais dois tubos,

0:06:47.785,0:06:50.518
e, novamente, ambos contêm leite.

0:06:50.518,0:06:53.929
Deixem-me mostrar:[br]vou adicionar esta enzima num deles,

0:06:53.929,0:06:56.343
e adicionar um pouco d'água no outro.

0:06:56.367,0:06:59.389
Esse é o controle, então não deve[br]acontecer nada neste tubo.

0:06:59.395,0:07:02.617
Vocês podem achar curioso[br]eu fazer isso com o leite.

0:07:02.641,0:07:07.363
Mas a escolha se deve ao fato[br]de que o leite é cheio de proteínas,

0:07:07.410,0:07:11.203
e é muito fácil ver esta enzima[br]funcionar numa solução assim,

0:07:11.203,0:07:13.601
porque ela é mestre em cortar proteínas,

0:07:13.625,0:07:15.095
é isso o que ela faz.

0:07:15.133,0:07:17.553
Então deixem-me colocar isto aqui.

0:07:18.323,0:07:22.307
E, como expliquei, ela é mestre[br]em cortar proteínas,

0:07:22.331,0:07:26.243
e podemos extrapolar[br]o que ela faz com o leite

0:07:26.267,0:07:28.437
para o que estaria fazendo com a roupa.

0:07:28.437,0:07:31.286
Então, é uma maneira[br]de visualizar o que pode acontecer.

0:07:31.310,0:07:33.554
Bem, coloquei nos dois.

0:07:34.081,0:07:38.492
E vou dar uma chacoalhada rápida também.

0:07:43.017,0:07:46.787
Agora vamos deixar isso aqui[br]com a amostra da quimosina,

0:07:46.811,0:07:49.502
e no final voltamos pra ver.

0:07:51.152,0:07:54.085
Bem, quais as perspectivas[br]quando se fala de projetar enzimas?

0:07:54.109,0:07:57.590
Certamente será mais rápido, pois há[br]abordagens para desenvolver enzimas

0:07:57.590,0:08:01.638
que permitem aos pesquisadores ter muito[br]mais amostras do que acabei de mostrar.

0:08:02.108,0:08:05.732
E, além de mexer, como falei,[br]com enzimas naturais,

0:08:05.732,0:08:08.918
alguns cientistas agora estão tentando[br]projetar enzimas do zero,

0:08:08.942,0:08:12.682
usando aprendizado de máquina,[br]uma abordagem da inteligência artificial,

0:08:12.706,0:08:14.664
para informar seus projetos de enzimas.

0:08:14.688,0:08:18.791
E outros estão adicionando[br]aminoácidos não naturais à mistura.

0:08:18.815,0:08:22.320
Falei dos 20 aminoácidos comuns,

0:08:22.320,0:08:24.577
eles estão adicionando[br]aminoácidos não naturais

0:08:24.577,0:08:28.274
para fazer enzimas com propriedades[br]diferentes das encontradas na natureza.

0:08:28.274,0:08:30.211
É uma área bem legal.

0:08:30.211,0:08:34.848
Como as enzimas projetadas[br]vão nos afetar nos anos vindouros?

0:08:34.872,0:08:36.872
Bem, quero focar duas áreas:

0:08:36.896,0:08:39.096
saúde humana e meio ambiente.

0:08:40.142,0:08:44.925
Algumas indústrias farmacêuticas[br]têm equipes para projetar enzimas

0:08:44.957,0:08:48.825
para fazer drogas mais eficientes[br]e com menos catalisadores tóxicos.

0:08:48.849,0:08:52.485
Por exemplo, o Januvia,[br]medicamento para o Diabetes do tipo 2,

0:08:52.485,0:08:54.262
é parcialmente feito com enzimas.

0:08:54.286,0:08:58.300
Certamente o número de medicamentos[br]feitos com enzimas vai crescer no futuro.

0:08:58.536,0:09:01.004
Noutra área, existem certos distúrbios

0:09:01.028,0:09:04.147
em que uma única enzima no corpo[br]não funciona adequadamente.

0:09:04.171,0:09:08.103
Um exemplo disso é a chamada[br]fenilcetonúria, ou PKU.

0:09:08.180,0:09:12.303
Pessoas com PKU são incapazes[br]de metabolizar ou digerir a fenilalanina,

0:09:12.327,0:09:15.961
que é um dos 20 aminoácidos comuns.

0:09:15.985,0:09:19.802
A ingestão de fenilalanina por pessoas[br]com PKU traz como consequência

0:09:19.826,0:09:24.357
deixá-las sujeitas a deficiências[br]intelectuais permanentes,

0:09:24.381,0:09:26.228
portanto é uma doença assustadora.

0:09:26.252,0:09:28.046
Então, para quem tem filho...

0:09:28.070,0:09:30.617
quem tem filho aqui?

0:09:30.641,0:09:31.749
Muitos de vocês.

0:09:31.749,0:09:34.207
Então já devem ter ouvido falar dela,

0:09:34.207,0:09:38.837
pois todos os bebês nos EUA[br]têm de ser testados para a doença.

0:09:38.837,0:09:42.639
Lembro-me de quando furaram o calcanhar[br]do Anthony, meu filho, para o teste.

0:09:42.639,0:09:45.219
O grande desafio da doença é: o que comer?

0:09:45.243,0:09:48.997
A fenilalanina está presente em diversos[br]alimentos; é muito difícil de evitar.

0:09:48.997,0:09:51.476
O Anthony tem uma alergia[br]a nozes, e já acho difícil,

0:09:51.476,0:09:54.172
mas a PKU está num outro nível.

0:09:54.196,0:09:57.323
Mas, em breve, novas enzimas[br]poderão permitir a pacientes com PKU

0:09:57.347,0:09:59.141
comer o que quiserem.

0:09:59.165,0:10:03.355
Recentemente, a FDA aprovou[br]uma enzima projetada para tratar a PKU.

0:10:03.379,0:10:05.725
Esta é uma ótima notícia[br]não só para os pacientes,

0:10:05.725,0:10:09.159
mas também para o campo da terapia[br]da substituição enzimática em geral,

0:10:09.159,0:10:12.965
porque existem outros alvos por aí[br]em que essa seria uma boa abordagem.

0:10:14.726,0:10:18.456
Bem, abordei um pouco a saúde,[br]agora quero falar sobre o meio ambiente.

0:10:19.155,0:10:21.845
Quando li sobre o Lixão do Pacífico,

0:10:21.869,0:10:27.400
que é uma enorme ilha cheia de plástico[br]localizada entre a Califórnia e o Havaí,

0:10:27.634,0:10:30.682
e sobre microplásticos[br]praticamente em todo lugar,

0:10:30.706,0:10:31.872
achei isso perturbador.

0:10:31.896,0:10:33.918
Os plásticos não vão desaparecer tão cedo.

0:10:33.942,0:10:36.474
Mas as enzimas podem nos ajudar[br]nessa área também.

0:10:36.474,0:10:40.387
Recentemente descobriram-se bactérias[br]produtoras de enzima plástico-degradável.

0:10:40.387,0:10:44.406
Esforços para projetar versões aprimoradas[br]dessas enzimas já estão em andamento.

0:10:44.406,0:10:45.600
Ao mesmo tempo,

0:10:45.600,0:10:48.719
há enzimas que foram descobertas[br]e estão sendo otimizadas

0:10:48.719,0:10:51.878
para fazer plásticos biodegradáveis[br]não derivados de petróleo.

0:10:53.171,0:10:56.845
As enzimas também podem ajudar [br]na captura de gases do efeito estufa,

0:10:56.869,0:11:00.512
como dióxido de carbono,[br]metano e óxido nitroso.

0:11:00.536,0:11:02.948
Bem, não há dúvida:[br]esses são desafios enormes,

0:11:02.972,0:11:04.815
e nenhum deles é fácil.

0:11:04.839,0:11:08.770
Mas nossa capacidade de usar enzimas[br]pode nos ajudar a resolvê-los no futuro,

0:11:08.770,0:11:11.530
então esperamos ansiosamente[br]por essas soluções.

0:11:11.554,0:11:14.781
Mas vou voltar à demonstração;[br]essa é a parte divertida.

0:11:14.823,0:11:18.601
Começarei com as amostras com quimosina.

0:11:19.863,0:11:21.593
Deixem-me colocar isto aqui.

0:11:21.617,0:11:24.975
E aqui está o tubo em que coloquei água,

0:11:24.975,0:11:27.055
então não deve acontecer nada com o leite.

0:11:27.089,0:11:28.990
Este é o tubo que recebeu a quimosina.

0:11:29.014,0:11:31.641
Dá pra ver como ficou[br]translúcido aqui em cima.

0:11:31.641,0:11:36.171
E há esse material coagulado: é queijo,[br]que acabei de fazer nos últimos minutos.

0:11:36.171,0:11:40.684
Então essa é a reação realizada[br]pelas pessoas há milhares de anos.

0:11:40.688,0:11:43.851
Acho que vou repetir isso[br]no dia de levar os filhos pro trabalho,

0:11:43.875,0:11:46.807
mas às vezes as crianças são[br]difíceis de agradar, vamos ver.

0:11:47.220,0:11:50.339
E o outro tubo que quero ver é este aqui.

0:11:50.363,0:11:54.323
Esta é a enzima pra lavar roupa.

0:11:54.347,0:11:57.685
E dá pra ver que é diferente[br]do tubo com adição de água.

0:11:57.685,0:12:01.945
É meio clareador, e é exatamente[br]o que queremos na lavagem de roupas,

0:12:01.958,0:12:04.141
pois queremos uma enzima

0:12:04.165,0:12:07.117
que seja uma trituradora[br]de proteínas, que as destrua,

0:12:07.141,0:12:09.877
porque sempre temos manchas[br]diferentes em nossas roupas,

0:12:09.877,0:12:11.944
como achocolatado, graxa, por exemplo,

0:12:11.944,0:12:15.372
e uma coisa assim vai ajudar a retirá-las.

0:12:15.372,0:12:20.246
E isso também vai permitir lavar[br]com água fria, reduzir a pegada de carbono

0:12:20.246,0:12:22.244
e economizar algum dinheiro.

0:12:24.713,0:12:26.332
Bem, percorremos um longo caminho

0:12:26.332,0:12:31.078
nessa jornada de 7 mil anos de enzimas[br]sendo usadas na fabricação de queijos,

0:12:31.102,0:12:33.355
até atualmente,[br]de podermos projetar enzimas.

0:12:33.689,0:12:35.594
Estamos numa encruzilhada criativa

0:12:35.594,0:12:39.856
e, com as enzimas, podemos editar[br]o que a natureza escreveu

0:12:39.880,0:12:42.413
ou escrever, com aminoácidos,[br]nossa própria história.

0:12:42.880,0:12:46.065
Então, da próxima vez que estiverem[br]ao ar livre, numa noite abafada,

0:12:46.065,0:12:47.478
e virem um vaga-lume,

0:12:47.502,0:12:49.136
espero que pensem nas enzimas.

0:12:49.160,0:12:51.827
Atualmente, elas estão fazendo[br]coisas incríveis por nós.

0:12:51.827,0:12:53.160
E, através do design,

0:12:53.160,0:12:55.518
poderão fazer coisas[br]mais incríveis ainda amanhã.

0:12:55.518,0:12:56.889
Obrigado.

0:12:56.913,0:12:58.944
(Aplausos)