Enzimi naturali per la produzione chimica industriale
Le reazioni di ossidazione selettiva che utilizzano biocatalizzatori potrebbero rappresentare una delle trasformazioni più importanti a livello industriale. Attualmente, queste reazioni richiedono agenti di trasferimento dell’ossigeno altamente reattivi e costosi (catalizzatori), che spesso mostrano scarsa selettività. L’ossigenasi naturale, come la monoossigenasi citocromo P450, ha sia elevata attività che buona selettività, che porta a composti ad alto valore difficili se non impossibili da produrre con percorsi chimici convenzionali. La rete di formazione sostenuta con il finanziamento dell’UE del progetto P4FIFTY (Development of cytochrome P450 enzymes for the chemical manufacturing industries) si proponeva di fornire un cambiamento radicale nella realizzazione del potenziale P450. Lo scopo era di consentire la sintesi in una fase di molecole complesse per applicazioni nel settore farmaceutico, aromi e profumi e chimica fine. Gli esperti internazionali hanno guidato e supervisionato i giovani ricercatori, mentre i ricercatori esperti sono stati formati in quanto all’applicazione degli enzimi per i processi industriali. La formazione pratica era completata da una serie di workshop “masterclass”, corsi e seminari, e da un forte elemento di formazione industriale. I ricercatori hanno anche partecipato a numerosi incontri internazionali, conferenze e attività di sensibilizzazione internazionali, tra cui lezioni agli allievi delle scuole durante una Scuola estiva di chimica. I membri del progetto P4FIFTY hanno scoperto nuovi enzimi da diverse varietà di piante e hanno ottimizzato l’attività e la selettività enzimatica mediante l’utilizzo di fusione di proteine e ingegneria enzimatica. In particolare, un citocromo P450 ottenuto da Arabidopsisha dimostrato il ruolo nella tolleranza al TNT nelle piante, la quale potrebbe essere utilizzata per il fitorisanamento dei suoli contaminati. Il team ha inoltre sviluppato nuove tecniche di screening ad alto rendimento, come per esempio i test colorimetrici, e ha contribuito ai miglioramenti riguardanti bioinformatica e ingegneria dei processi. Per esempio, è stato aggiornato il database CYPED v6.0 (Cytochrome P450 Engineering Database), utilizzato per l’ottimizzazione delle proprietà del citocromo P450, ai fini di una migliore sintesi. I P450 possono catalizzare numerose reazioni di interesse industriale e farlo in maniera migliore, più economica e senza prodotti chimici rispetto ai percorsi chimici convenzionali. Le attività P4FIFTY hanno contribuito a creare una rete transeuropea di biotecnologi orientati al settore industriale, con lo scopo di produrre avanzamenti per le industrie manifatturiere chimiche e farmaceutiche, in Europa. Questo dovrebbe stimolare nuove applicazioni e lo sviluppo di nuovi processi, rafforzare l’economia europea in un settore di crescente importanza.
Parole chiave
Enzima, produzione chimica, citocromo P450, P4FIFTY, fusione di proteine, screening ad alto rendimento, bioinformatica
