Enzimi fungini per applicazioni industriali
Gli enzimi sono proteine con attività biocatalitiche che possono accelerare il tasso di varie reazioni chimiche con una straordinaria specificità di substrato. Con l’avvento dell’ingegneria genetica, gli enzimi possono essere prodotti su grande scala e adattati alle applicazioni industriali. Dato che sono più rispettosi dell’ambiente rispetto ai reagenti chimici, gli enzimi, e in particolare le idrolasi, sono sempre più impiegati in vari settori industriali. Le ossidoreduttasi sono altre categorie di enzimi che hanno ricevuto molta attenzione negli ultimi anni grazie alla loro capacità di catalizzare il trasferimento di elettroni tra diversi substrati nelle reazioni redox. Tuttavia, la penetranza degli enzimi redox nell’industria è molto bassa, soprattutto perché alcuni dei più promettenti sono stati scoperti solo recentemente. In natura, diversi funghi basidiomiceti che degradano la lignocellulosa contengono enzimi perossidasi che li aiutano ad attaccare la biomassa vegetale e sono responsabili del riciclo naturale della maggior parte del carbonio negli ecosistemi terrestri. Essi presentano una potenziale fonte di ossidoriduttasi industrialmente rilevanti che sono stati analizzati nel progetto PEROXICATS ("Novel and more robust fungal peroxidases as industrial biocatalysts"), finanziato dall’UE, inteso a fornire all’industria europea un biocatalizzatore solido di tipo perossidasi con diverse proprietà catalitiche. In questo contesto, gli scienziati hanno analizzato una varietà di colture fungine provenienti da habitat specifici/estremi per ottenere enzimi con attività di ossidoreduttasi. Una ricerca in silicio dei genomi fungini sequenziati di recente ha inoltre portato alla scoperta di nuove famiglie di enzimi di ossidoreduttasi, i cui candidati più promettenti sono successivamente stati valutati per la loro attività catalitica dopo espressione eterologa. Eseguendo un’analisi strutturale e funzionale, gli scienziati sono stati in grado di migliorare ulteriormente le prestazioni degli enzimi (proprietà catalitiche e operative) mediante progettazione razionale o evoluzione diretta. Sono state caratterizzate numerose reazioni di biotrasformazione catalizzate dagli enzimi recentemente identificati ed è stato dimostrato il potenziale utilizzo di questi enzimi nel settore chimico o farmaceutico. L’introduzione dei biocatalizzatori PEROXICATS in vari processi industriali si tradurrà in una riduzione dei costi e trasformazioni biotecnologiche più ecocompatibili. La valutazione di questi enzimi candidati in applicazioni di medie e grandi dimensioni è attualmente in corso attraverso il successivo progetto INDOX, finanziato dall’UE.
Parole chiave
Enzimi fungini, attività biocatalitica, ossidoreduttasi, perossidasi fungina, eme-perossidasi, biocatalisi industriale, biotrasformazione
