Le cellule di tutti gli organismi viventi sono ricoperte da uno strato denso di carboidrati altamente complessi. Questi carboidrati, noti anche come glicani, sono mediatori essenziali di un'ampia gamma di processi biologici e patologici. Per studiare in dettaglio i glicani, gli scienziati avevano bisogno di completare un processo di produzione che prevedeva più di 100 passaggi chimici, ma i ricercatori dell'Università di Utrecht hanno recentemente progettato un processo molto più veloce ed efficiente. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati in Chimica della natura .

Tronco e rami

I glicani svolgono un ruolo chiave in molti processi biologici e patologici, dall'embriogenesi, alla regolazione immunitaria, per inibire l'infiammazione e il cancro. I glicani possono essere usati come biomarcatori per identificare le cellule cancerose, ma sono anche componenti essenziali della maggior parte dei prodotti farmaceutici a base biologica.

I glicani sono, però, molto più complesse del DNA o delle proteine:sono composte da un tronco con da due a quattro rami asimmetrici, e più rami hanno, più complicati sono da sintetizzare. Infatti, spesso occorrono fino a 100 passaggi chimici per produrre glicani in laboratorio.

I ricercatori dell'Università di Utrecht Geert-Jan Boons e Gerlof Bosman mirano a cambiare questa situazione, in stretta collaborazione con i loro colleghi dell'Università della Georgia negli Stati Uniti "Stiamo fondamentalmente prendendo il controllo della biosintesi dei glicani, " afferma Boons. I ricercatori hanno sviluppato un metodo che parte da un glicopeptide che può essere facilmente ottenuto dal tuorlo d'uovo in polvere come elemento costitutivo per la produzione di glicani.

Potatura per crescere

Il primo passo nel nuovo processo di produzione è "tagliare" il glicopeptide, finché non rimangono solo il tronco e le diramazioni. I ricercatori possono attivare o disattivare singolarmente ogni punto di diramazione, permettendo loro di far ricrescere i rami uno per uno sbloccando ciascuno di essi individualmente e quindi somministrando enzimi in grado di costruire rami specifici. Ciò consente ai ricercatori di attaccare i rami asimmetrici del glicano al tronco in modo controllato.

Dieci passi

Utilizzando questo nuovo metodo, i ricercatori sono stati in grado di ridurre drasticamente il processo di produzione a soli dieci passaggi. Boons spiega:"Abbiamo usato il glicopeptide per produrre la sostanza glicosil-asparagina, un amminoacido contenente uno zucchero. Quindi sottoponiamo la glicosil-asparagina a cinque passaggi chimici ed enzimatici, ottenendo un composto avente due rami. Dopo questo primo processo, in cui replichiamo il naturale processo produttivo, abbiamo quindi utilizzato enzimi ricombinanti per produrre una glicosil-asparagina con quattro rami in soli cinque passaggi aggiuntivi. Questo composto è la base per la produzione di un'ampia gamma di N-glicani che svolgono ruoli in molti processi patologici come il cancro e le infezioni virali, ma può anche essere utilizzato per la produzione di biofarmaci.