Gli enzimi per il biocarburante sono roba scottante

La catalisi svolge un ruolo importante in molti processi industriali, aumentando la velocità di una reazione chimica mediante la riduzione dell’energia necessaria affinché la reazione abbia luogo. Gli enzimi sono una promettente alternativa verde ai catalizzatori sintetici, ma molto pochi sono prodotti in modo industriale. Trovare o generare degli enzimi che siano stabili alle temperature molto elevate necessarie porterebbe dei benefici notevoli.

La ricerca di enzimi resistenti al calore ha fornito la spinta per il progetto HOTZYME (Systematic screening for novel hydrolases from hot environments), finanziato dall’UE. Gli scienziati hanno usato dei metodi di screening metagenomico all’avanguardia per prevedere la funzione delle proteine dell’insieme dei genomi microbici nei loro ambienti naturali. Il patrimonio genetico oggetto di interesse proviene dai microbi che vivono in ambienti terrestri molto caldi che sono stati esplorati alla ricerca della idrolasi. Questi enzimi catalizzano l’idrolisi, ovvero la suddivisione di una molecola mediante l’aggiunta di idrogeno e gruppi idrossilici.

I partner del progetto hanno scoperto una promettente attività di degradazione enzimatica in alcuni isolati recuperati da ambienti molto caldi. Questi includono l’isolamento di un ceppo Thermus in grado di degradare lo xilano alle alte temperature e un Thermoanaerobacter che ha mostrato una resistenza all’epossido. Dal campionamento ambientale sono stati ottenuti due ulteriori metagenomi.

Tra gli altri traguardi raggiunti merita particolare menzione lo sviluppo di classificatori di proteine e un sistema di controllo per campioni, ceppi e librerie. Gli scienziati hanno sviluppato vari metodi di screening per un rapido controllo degli enzimi lattonasi e idrolasi. Questi enzimi sono stati clonati e caratterizzati per la loro specificità del substrato e l’attività funzionale. Sono state inoltre costruite otto librerie di espressione successivamente sottoposte a uno screening funzionale volto alla ricerca di nuove idrolasi.

Il consorzio ha identificato una nuova cellulosa che può essere adoperata nella produzione di bioetanolo basata sulla biomassa e nell’industria della pasta di carta. Essa offre dei notevoli benefici ambientali andando a sostituire i combustibili fossili, e riducendo così l’aumento di gas serra atmosferici (in particolare anidride carbonica) e migliorando la qualità dell’aria. Le proteasi ipertermostabili identificate dal nuovo genoma del Thermococcus mostrano un notevole potenziale per lo sviluppo di detersivo in polvere e per la lavorazione di alimenti per animali.

HOTZYME ha fornito informazioni riguardanti l’esistenza di enzimi più efficienti alle temperature elevate rispetto a quelli prodotti dai funghi per effettuare l’idrolisi della cellulosa. Inoltre, l’enorme biodiversità ottenuta dal consorzio costituisce una ricca risorsa da sfruttare ulteriormente.