COLUNA | A penicilina e os segredos que a química procura desvendar

As bactérias causam milhões de mortes todos os anos. Sem a descoberta da penicilina, esse número seria ainda maior. Em 1928, o médico escocês Alexander Fleming observou que um fungo contaminante de uma cultura bacteriana produzia uma substância capaz de inibir o crescimento de determinadas bactérias. Fleming chamou essa substância de penicilina. A descoberta, porém, estava longe de se transformar em medicamento.

Essa transformação começou em 1939, em Oxford. Ernst B. Chain reconheceu o potencial terapêutico da substância descrita por Fleming e, com Howard Florey, liderou a equipe que desenvolveu métodos para cultivar o fungo, extrair e purificar a penicilina e demonstrar sua eficácia contra infecções. Durante a Segunda Guerra Mundial, a produção industrial permitiu que o antibiótico chegasse a milhares de pacientes. Em 1945, Fleming, Chain e Florey receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina. Desde então, a penicilina e seus derivados salvaram milhões de vidas, transformando o tratamento de infecções antes potencialmente fatais.

A história da penicilina, entretanto, não terminou com o desenvolvimento do medicamento. A investigação de sua estrutura molecular contou com a contribuição fundamental do químico Edward P. Abraham, que propôs uma estrutura posteriormente confirmada por Dorothy C. Hodgkin por meio da cristalografia de raios X. A penicilina possui em sua estrutura um anel de quatro membros, denominado β-lactama, essencial para sua atividade antibacteriana. O conhecimento dessa estrutura permitiu compreender melhor suas propriedades e abriu caminho para o desenvolvimento de outros antibióticos da mesma família, amplamente utilizados até hoje.

Mas havia outra questão: como os fungos constroem uma molécula tão complexa? A resposta exigiu investigar a biossíntese da penicilina, ou seja, a sequência de reações químicas que ocorre no próprio organismo produtor. Um dos pesquisadores que contribuíram para esse campo foi o químico Jack Baldwin, de Oxford. Seus estudos ajudaram a esclarecer como a natureza constrói os anéis de β-lactama característicos desses antibióticos e como as enzimas controlam essas transformações.

Na biossíntese da penicilina, uma enzima chamada isopenicilina N sintase (IPNS) transforma um precursor peptídico em isopenicilina N, formando os dois anéis que constituem o núcleo da molécula. Embora estudado durante décadas, o processo ainda apresentava etapas difíceis de observar diretamente, pois os intermediários químicos são transitórios: formam-se e desaparecem durante a reação.

Quase um século após a descoberta de Fleming, pesquisadores de Oxford deram um passo importante nessa investigação. Em estudo publicado em outubro de 2026 na revista Nature Catalysis, Patrick Rabe e colaboradores utilizaram a cristalografia serial de femtossegundos com raios X para acompanhar a reação catalisada pela IPNS. Com pulsos ultracurtos de raios X, registraram diferentes estados da enzima, produzindo uma espécie de filme molecular de sua atividade.

Os pesquisadores identificaram intermediários até então não observados, incluindo uma etapa em que o anel de β-lactama já está formado, mas o segundo anel, denominado tiazolidínico, ainda não se completou. O estudo também revelou a participação de moléculas de água no interior da enzima, fornecendo evidências de seu envolvimento no mecanismo da reação. A combinação de dados estruturais, experimentos bioquímicos e cálculos computacionais permitiu esclarecer etapas importantes desse processo.

O estudo não apresenta um novo antibiótico nem resolve o problema da resistência bacteriana. Sua importância está em aprofundar a compreensão de como a natureza constrói uma estrutura molecular que transformou a medicina. Esse conhecimento poderá contribuir para futuras pesquisas sobre enzimas, processos de biossíntese e desenvolvimento de novos compostos que contenham o anel β-lactama.

A trajetória da penicilina mostra que uma descoberta científica raramente encerra uma investigação. Quase um século depois de Fleming, a penicilina e seus derivados continuam salvando vidas e revelando novos segredos. Diante do avanço da resistência bacteriana aos antibióticos, pesquisas sobre sua biossíntese e sobre novos compostos continuam sendo fundamentais.

Saiba mais: RABE, Patrick et al. Nature Catalysis, 2026. DOI: 10.1038/s41929-026-01618-4.

Luiz Cláudio de Almeida Barbosa

5 de novembro de 2026