Resumo:

O entendimento de reações enzimáticas em nível atômico é um dos maiores desafios para a biofísica moderna. Técnicas experimentais como a difração de raios X e engenharia genética têm proporcionado um grande progresso na determinação estrutural de enzimas. Entretanto, tais técnicas não são capazes de explicar a origem do poder catalítico enzimático. Informações mais detalhadas sobre reações enzimáticas podem ser obtidas através dos métodos de química computacional, química teórica e modelagem molecular, os quais estão se tornando cada vez mais importantes para o entendimento do papel biológico das enzimas, bem como para a área da biotecnologia. Usando tais métodos, pode-se, por exemplo, propor estruturas de novas enzimas com importância industrial e médica, ou se pode ainda propor bioligantes ou inibidores de alvos terapêuticos2. O desenvolvimento de métodos de cálculos, bem como os novos algoritmos matemáticos, muito mais efetivos, acompanhados do impressionante avanço de software e hardware, permitiu à modelagem molecular passar do estudo de pequenos sistemas em fase gasosa para explorar, calcular e caracterizar as propriedades de sistemas complexos como os enzimáticos. Os pioneiros na área de simulações computacionais enzimáticas, Martin Karplus, Michael Levitt e Arieh Warshel, foram contemplados com o prêmio Nobel de Química de 2013 pelo desenvolvimento de modelos multiescala para sistemas químicos complexos, o que ressalta a importância científica do tema abordado neste capítulo.