Catalizzatori ecologici per l’industria
Gli enantiomeri rappresentano composti chirali che condividono lo stesso nome chimico e sono caratterizzati dallo stesso tipo di atomi, aventi differenti strutture 3D. Poiché le differenze strutturali influiscono sulle funzioni, enantiomeri dello stesso composto possono avere diverse attività come farmaci o catalizzatori di reazioni chimiche. I biocatalizzatori (enzimi) offrono un’importante alternativa ai catalizzatori chimici che consente di ridurre l’uso di solventi organici, metalli tossici ed energia. Gli scienziati hanno avviato il progetto KYROBIO (The discovery, development and demonstration of biocatalysts for use in the industrial synthesis of chiral chemicals), finanziato dall’UE, allo scopo di aumentare la disponibilità attualmente limitata di enzimi per la produzione di prodotti chimici chirali con singolo enantiomero, su scala industriale. I composti chirali a singolo enantiomero sono una classe di sostanze chimiche importanti dal punto di vista industriale spesso utilizzati nella catalisi. KYROBIO ha sviluppato un toolbox di tecniche, che comprende quelle relative alla bioinformatica, alla modellazione molecolare, alla generazione di enzimi a elevato throughput e alle analisi dei trascrittomi delle piante. Alcuni risultati degni di nota includono un programma di metagenomica per la scoperta degli enzimi, il modulo CorNet per i sistemi di analisi 3DM e protocolli di modifica degli enzimi sviluppati utilizzando una progettazione computazionale delle librerie. Queste tecnologie riducono notevolmente lo screening sperimentale dei mutanti e dei materiali utilizzati, consentendo allo stesso tempo una più efficace realizzazione di proprietà mirate. Per facilitare l’ottenimento di piattaforme di produzione degli enzimi su scala industriale, i ricercatori hanno prodotto una metodologia di immobilizzazione degli stessi adattabile all’applicazione dei processi. L’obiettivo era quello di migliorare la stabilità e consentire il riutilizzo dei biocatalizzatori. Alcuni sviluppi importanti sono dati dal nuovo enzima idrossinitrile liasi ottenuto da un approccio di genetica inversa sul trascrittoma della felce, immobilizzato con successo. Ciò potrebbe rivelarsi utile per la protezione delle colture e la produzione di repellenti per insetti. Le liasi sono importanti nella fabbricazione di prodotti farmaceutici e altri prodotti chimici di elevato valore. Infine, la sintesi di molecole commercialmente rilevanti come le ammine chirali, i terpenoidi e le cianidrine chirali è ora possibile. Il progetto ha ampiamente diffuso i propri risultati per leader del settore, accademici, politici e settore pubblico. Oltre a corsi di formazione e strumenti informatici web, il team ha prodotto più di 25 pubblicazioni e numerose comunicazioni online. Le attività del progetto KYROBIO potrebbero spingere l’Unione europea in prima linea in fatto di produzione chimica efficiente ed eco-sostenibile. Un brevetto è già stato depositato, e sono in atto dei piani per la commercializzazione. A beneficiare di questi risultati sono i settori agrochimico, della chimica fine e farmaceutico.
Parole chiave
Biocatalizzatore, enzima, produzione di prodotti chimici, enantiomeri, KYROBIO, bioinformatica, modellizzazione, trascrittoma
