Costruire enzimi ossidativi
Il progetto OXYGREEN ("Effective redesign of oxidative enzymes for green chemistry") ha sviluppato strumenti per progettare enzimi ossidativi per applicazioni industriali e biotecnologiche. Ha studiato tre famiglie di biocatalizzatori – diossigenasi alfa-chetoglutarato dipendente (KGDO) con ferro non eme, monossigenasi Baeyer-Villiger (BVMO) e monossigenasi P450 dei mammiferi. Sono state raggiunte importanti pietre miliari mediante uno studio più approfondito della funzione e la struttura dell'enzima. Sono state chiarite dieci nuove strutture di proteine e sono state immesse nella Protein Data Bank aperta al pubblico. Le conoscenze acquisite sono state usate anche per generare un video che descrive a livello atomico come un enzima svolge l'ossidazione selettiva. OXYGREEN ha costruito inoltre uno strumento basato sul web e liberamente utilizzabile chiamato MuteinDB che fornisce informazioni complete sulle muteine (forme mutanti degli enzimi). Sono state sviluppate metodologie per costruire e analizzare librerie di enzimi mutanti di alta qualità. I metodi sviluppati comprendono la piastra per microtitolazione elettrochimica per analizzare le monossigenasi P450, uno screening enzimatico accoppiato per BVMO e uno screening basato sul prodotto per KGDP. I ricercatori hanno anche ottimizzato la sequenza brevettata in quattro fasi del metodo di mutagenesi di saturazione e lo strumento informatico in 3D Mutagenesis Assistant Program . Sono stati identificati interessanti enzimi mutanti dopo aver analizzato le famiglie di enzimi selezionate. Le monossigenasi P450 generate hanno mostrato buone prestazioni in un ambiente industriale e sono già state brevettate. L'idrossiprolina è un aminoacido che non si poteva produrre su scala industriale fino a che non è stato sviluppato il processo biocatalitico di tutta la cellula basato sulle KGDO. Questo promettente bioprocesso è attualmente in fase di collaudo pilota e il trasferimento tecnologico è già stato fatto. Le BVMO hanno applicazioni industriali come la sintesi di acido 3 idrossipropionico, lattoni fragranti e monomeri di poliammide 9. Diverse delle BVMO recentemente sintetizzate sono in fase di valutazione per la richiesta di brevetto e alcune sono attualmente disponibili sul mercato. Le informazioni e la tecnologia per la costruzione di enzimi sono offerte sul sito web Oxygreen Services . Queste collaborazioni accademia-industria faciliteranno la prosecuzione della ricerca nel campo della creazione di enzimi e assicureranno una rapida commercializzazione dei prodotti. La competitività dell'UE sarà potenziata da questo processo verde, sostenibile ed economicamente conveniente ottenuto a partire da fonti rinnovabili. Le potenziali applicazioni comprendono la produzione di biocarburanti, tessuti, fragranze, fertilizzanti, conservanti alimentari, materiali di imballaggio e farmaci.
Parole chiave
Enzima ossidativo, enzima, catalizzatore, reazione chimica, chimica verde, biotecnologico, diossigenasi alfa-chetoglutarato dipendente, monossigenasi Baeyer-Villiger, monossigenasi P450, muteina, idrossiprolina, poliammide-9
