Scoperta rivoluzionaria di un enzima a Greifswald: l'acqua come segreto!

Scoperta rivoluzionaria di un enzima a Greifswald: l'acqua come segreto!

I ricercatori dell’Università di Greifswald hanno recentemente fatto scoperte rivoluzionarie nel campo della ricerca sugli enzimi. Queste nuove conoscenze sulla struttura e sulla funzione degli enzimi coinvolti nella conversione delle molecole di zucchero potrebbero avere applicazioni di vasta portata nella lavorazione degli alimenti e nella produzione di biocarburanti. I risultati sono stati pubblicati il ​​31 luglio 2025 sulla rinomata rivista specializzata Comunicazioni sulla natura pubblicato.

L'elemento centrale di questo studio è la scoperta di una molecola d'acqua perfettamente integrata che, al posto di un amminoacido, assume la funzione nel centro attivo delle esterasi dei carboidrati. Questi enzimi, che appartengono alla famiglia delle idrolasi, sono responsabili della scissione e della formazione dei legami esterei. La loro importanza nel mercato degli enzimi industriali è enorme poiché sono ampiamente utilizzati in settori quali l’estrazione di biomassa, l’industria alimentare e dei mangimi, la produzione agrochimica e il biorisanamento.

La triade catalitica mediata dall'acqua

Lo studio si è concentrato in particolare su due rappresentanti della famiglia degli enzimi CE20, Fl8CE20_II e PpCE20_II. Questi enzimi sono stati decodificati nella loro struttura completa utilizzando la cristallografia a raggi X, effettuata da un gruppo di ricerca finanziato dalla DFG. I risultati sorprendenti hanno portato la struttura a essere chiamata “triade catalitica mediata dall’acqua”.

Una scoperta fondamentale è stata che la molecola d'acqua svolge un ruolo centrale nell'attività degli enzimi. Per testare l'influenza sulla coordinazione della molecola d'acqua, sono stati esaminati diversi mutanti dell'enzima. I risultati ampliano significativamente la comprensione dei meccanismi enzimatici e aprono nuove prospettive per l'applicazione biotecnologica di questa conoscenza.

Applicazioni industriali e prospettive future

Le ampie possibilità per le applicazioni industriali degli esteri sono notevoli. Le esterasi sono richieste tra l'altro nell'industria alimentare, nell'industria tessile e nella produzione di biosensori. Vi è inoltre una crescente domanda di esterasi estremofile che possono essere utilizzate in condizioni estreme, evidenziando la loro importanza per una chimica sostenibile e rispettosa dell’ambiente. Sono inoltre in fase di sviluppo metodi innovativi per l'estrazione e l'utilizzo di questi enzimi.

Inoltre Fraunhofer IGB è attivo nella produzione e nell'ottimizzazione degli enzimi. Vengono studiati non solo enzimi idrolitici come lipasi e proteasi, ma anche ossidoreduttasi. L'attenzione ai processi biotecnologici consente la produzione ricombinante di questi enzimi, aumentandone la disponibilità per l'uso industriale.

Un esempio di tali applicazioni sono le lipasi, che rappresentano circa il 5% del mercato globale degli enzimi e vengono utilizzate in numerosi processi, come l'idrolisi dei trigliceridi. Importanti sono anche le proteasi, che costituiscono circa il 60% di tutti gli enzimi commerciali o enzimi speciali per la raffinazione degli oli vegetali.

Le ultime scoperte dell'Università di Greifswald non solo supportano la ricerca di base, ma hanno anche rilevanza pratica per lo sviluppo sostenibile in chimica. I risultati forniscono punti di partenza per ulteriori ricerche nel campo della biotecnologia e potrebbero portare a progressi significativi nell'industria.
Le persone di contatto per questa ricerca sono il Prof. Uwe Bornscheuer e il Prof. Michael Lammers dell'Istituto di Biochimica dell'Università di Greifswald.