Enzimi per sostituire la chimica classica
Le ammine sono importanti prodotti chimici intermedi ampiamente sfruttate nella produzione di polimeri, prodotti farmaceutici e altre sostanze chimiche. Un esempio molto famoso è l'acido 6-amminocapronico, un composto utilizzato nella produzione del polimero poliammide in applicazioni quali tessuti, rivestimenti per pavimenti o altri prodotti simili al nylon. Il tradizionale procedimento di sintesi chimica prevede l'uso di fenolo, e ha un importante profilo energetico e di produzione di rifiuti. Per risolvere questo problema gli scienziati del progetto AMBIOCAS ("Amine synthesis through biocatalytic cascades"), finanziato dall'UE, hanno proposto di sintetizzare le ammine sfruttando l'attività catalitica degli enzimi transaminasi. A tal fine sono state geneticamente modificate diverse transaminasi mutanti, ed è stata creata una libreria. Questi mutanti sono stati progettati sulla base delle strutture tridimensionali, chiarite tramite cristallografia a raggi X delle proteine, di diverse transaminasi. Il progetto a lungo termine prevedeva di utilizzare questi enzimi in applicazioni di biotecnologie per sintetizzare gruppi funzionali amminici in vari prodotti commerciali. In seguito all'identificazione degli enzimi transaminasi che catalizzerebbero la conversione in ammine, sono state progettate cascate enzimatiche per ottenere funzionalità chimica extra. Si è prima dovuta superare una serie di problemi, incluso l'equilibrio termodinamico sfavorevole della conversione di un chetone in ammina. L'analisi dettagliata della cinetica e dei parametri energetici della reazione ha portato all'ottimizzazione delle condizioni di reazione e delle proprietà degli enzimi. Una fase innovativa fondamentale nella cascata enzimatica AMBIOCAS era il co-fattore rigenerazione durante il processo multifase senza la necessità di isolamento intermedio. Nel suo insieme ciò ha semplificato la sintesi dell'acido 6-amminocapronico in sei passi enzimatici. Considerata l'elevata attività e selettività degli enzimi, il metodo AMBIOCAS, basato sugli enzimi, ha significativi benefici economici grazie alla sintesi più pulita dei prodotti desiderati. Questa tecnologia limiterà l'esposizione ai rischi di tossicità, infiammabilità ed esplosione normalmente presenti nell'industria chimica.
Parole chiave
Enzimatico, chimica, ammina, fenolo, transaminasi, mutanti, biotecnologia
