I ricercatori del gruppo di chimica organica sintetica dell'Università di Aalto hanno messo a punto un sistema innovativo che utilizza enzimi per la valorizzazione dei furani biogenici, portando a strutture organiche che si trovano ad esempio nelle fragranze, prodotti farmaceutici e prodotti naturali bioattivi complessi, come le vitamine.

Il furfurale è un precursore comune a molte sostanze chimiche a base di furano. È un'importante piattaforma chimica derivata da biomasse lignocellulosiche, da cui negli ultimi anni sono emersi molteplici approcci di successo verso i biocarburanti derivati ​​dal furano e le soluzioni di solventi verdi. Però, quando si tratta di applicazioni nella produzione di chimica fine, la mancanza di complessità e la necessità di catalizzatori di metalli pesanti discutibili dal punto di vista ambientale e costosi pongono gravi sfide verso prodotti chimici ad alto valore aggiunto.

Basandosi completamente sui catalizzatori della natura, gli enzimi, la tecnologia ora consolidata offre la massima biocompatibilità e un'impronta molto più ecologica rispetto agli approcci tradizionali.

Cercando di imitare la chimica classica che non si trova originariamente in natura, l'obiettivo è ampliare la cassetta degli attrezzi biocatalitici e utilizzare gli enzimi in modo più versatile.

"In questa particolare reazione enzimatica, non solo siamo riusciti a sostituire l'iridio comunemente usato, che è uno degli elementi più rari della crosta terrestre e quindi proibitivo, con un semplice catalizzatore proteico. Utilizzando enzimi in questa trasformazione, possiamo ora per la prima volta condurre la reazione in modo più stereoselettivo e quindi ottenere i prodotti lattonici valorizzati con maggiore purezza", dice il ricercatore post-dottorato Yu-Chang Liu.

I ricercatori sono stati inoltre in grado di riportare la funzione enzimatica appena scoperta in un ambiente naturale inserendo il codice genetico della proteina richiesta in un ospite batterico. Così, una delle trasformazioni chiave può essere eseguita all'interno di un microrganismo appositamente progettato che porta alla prospettiva di utilizzare le cellule per produrre sostanze chimiche di alto valore dai furani.

"Con l'introduzione di funzioni veramente non naturali negli organismi viventi, saremo in grado di ampliare in modo significativo gli scenari di produzione biologica in futuro. La capacità di convincere i microrganismi a impegnarsi anche in trasformazioni che non sono codificate naturalmente in alcun percorso biosintetico apre opportunità per fondere le strategie della chimica tradizionale con il potente nuovo mondo della moderna biotecnologia", spiega il leader della ricerca, il professor Jan Deska.

Lo studio, intitolato "Rossisomerizzazione biocatalitica enantioconvergente, " è stato recentemente pubblicato in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .