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Catene di produzione enzimatica artificiali

Lay summary

In sintesi

 

L’uso di enzimi per facilitare reazioni chimiche che offrano un’alternativa ai metodi sintetici tradizionali sta diventando sempre più attraente, dato che il progresso nel campo è stato enorme nell’ultimo decennio. L’evoluzione scientifica è stata riconosciuta con il massimo prestigio assegnando il Premio Nobel per la Chimica alla Professoressa Frances Arnold per il suo contributo fondamentale nelle tecniche di ingegneria enzimatica nel 2018. Più recentemente, l’uso combinato di enzimi immobilizzati e reattori in continuo ha permesso lo sviluppo di sistemi che mimano il comportamento cellulare dove una molecola viene trasformata in un metabolita intermedio e rimosso in modo efficiente dall’ambiente per evitare accumulo. Questa strategia, di cui il mio gruppo è fra i pionieri, offre ampie possibilità di espansione, dimostrando come anche composti non naturali e di valore (ad esempio farmaci) siano facilmente preparabili.

 

Soggetto e obiettivo

 

In questo progetto di ricerca vogliamo dimostrare come la biocatalisi in flusso, considerata una inter-disciplina tra chimica e biotecnologia, sia estendibile e collegabile ad altre aree quali medicina e la microbiologia. Il nostro obiettivo è quello di stabilire metodologie parallele che hanno come punto in comune l’immobilizzazione enzimatica. Tre diversi aspetti verranno studiati: i) l’integrazione di culture microbiche, capaci di produrre molecole intermedie partendo da zuccheri semplici, con la biocatalisi extracellulare in flusso per ottenere prodotti ad alto valore (idrossitirosolo); ii) l’uso di enzimi immobilizzati capaci di modificare gli antigeni presenti sui globuli rossi per convertire il sangue di tipo A e B nel sangue ti tipo 0 (donatore universale); iii) l’ampiamento delle reazioni possibili di un enzima per favorire la sintesi continua in acqua di molecole di interesse per le aziende chimiche e farmaceutiche.

 

Contesto socio-scientifico

 

Il nostro lavoro avrà un impatto diretto sulle metodologie applicabili a livello industriale, principalmente offrendo un’alternativa solida a strategie sintetiche tradizionali. La dimostrazione che gli enzimi, quando opportunamente immobilizzati, sono robusti, riutilizzabili, completamente bio-compatibili e tollerano concentrazioni di reagenti molto alte, contribuirà ad avvicinare ulteriormente industrie chimiche e farmaceutiche ad approcci più sostenibili senza compromettere la produttività o i costi.