Molti processi industriali e agricoli utilizzano sostanze chimiche che possono essere dannose per i lavoratori e gli ecosistemi in cui si accumulano. I ricercatori thailandesi hanno ora sviluppato un metodo bioispirato per rilevare e disintossicare queste sostanze chimiche in un solo passaggio. Come riportano sul giornale Angewandte Chemie , una combinazione di due reazioni enzimatiche naturali converte i nocivi cloro e nitrofenoli nella sostanza che provoca il caratteristico bagliore delle lucciole:la luciferina.

Le molecole ossigenate di benzene o fenolo fanno parte della struttura chimica di molte sostanze organiche, da lignina e catrame, ai prodotti farmaceutici, coloranti, ed erbicidi. I composti derivati ​​dai fenoli vengono aggiunti alla plastica come plastificanti. Sebbene molte di queste sostanze chimiche non siano dannose in quanto tali, pesticidi, erbicidi, oppure i ritardanti di fiamma possono degradarsi in nitrofenoli cancerogeni e stabili e fenoli alogenati che si accumulano sul posto di lavoro o nei campi.

I composti fenolici vengono solitamente rilevati con tecniche come la spettrometria di massa. Il biochimico Pimchai Chaiyen presso il Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology, Tailandia, e colleghi, ora hanno sviluppato un approccio più pratico. Hanno combinato un metodo di biodisintossicazione consolidato con schemi di conversione chimica e biochimica per rilevare e rimuovere i contaminanti in un unico passaggio. Il prodotto chiave è ampiamente testimoniato nelle notti estive nei giardini e nelle campagne:la luciferina, il composto bioluminescente prodotto dalle lucciole.

La natura ha sviluppato diversi meccanismi per degradare e disintossicare le sostanze chimiche. I batteri usano enzimi specializzati per dealogenare i fenoli e convertirli in composti ossidati chiamati benzochinoni, che possono essere metabolizzati dagli organismi. Enzimi chiamati dealogenasi o monoossigenasi sono stati quindi utilizzati nell'industria per la disintossicazione biologica.

Chaiyen e colleghi sono andati oltre la pura disintossicazione e hanno accoppiato il processo enzimatico con un metodo per convertire il prodotto del benzochinone in luciferina. "La cascata chemioenzimatica sviluppata offre un valore aggiunto:fornisce una tecnologia di biorilevazione per nitrofenoli e fenoli alogenati, " affermano. La cascata chemioenzimatica comporta la conversione del prodotto dalla prima fase di conversione enzimatica, benzochinone, in luciferina in un secondo momento, ma all'interno dello stesso recipiente di reazione.

Per ottenere la conversione del benzochinone in luciferina, gli autori hanno aggiunto il composto naturale cisteina alla miscela di reazione. Hanno quindi incluso un terzo passaggio nella sequenza di reazione e hanno rilevato il prodotto della luciferina attraverso la reazione luminosa causata da un enzima chiamato luciferasi, che è presente anche nelle lucciole. Gli autori hanno anche dimostrato che il loro schema di disintossicazione-produzione e rilevamento della luciferina era robusto e in grado di convertire quantitativamente i fenoli pericolosi in luciferina.

La disintossicazione simultanea e la produzione di luciferina possono offrire ulteriori vantaggi. La luciferina è un composto molto apprezzato in biomedicina. Gli autori sottolineano che il loro approccio è una strategia straordinariamente semplice e utile per l'analisi e la disintossicazione del posto di lavoro in un unico passaggio, e può essere utilizzato per sintetizzare la luciferina da sostanze chimiche di scarto.