Gli enzimi sono ampiamente utilizzati nella nostra vita quotidiana. Come piccoli soldati, enzimi nel detersivo lavorano per smantellare le macchie di grasso dai vestiti, così come vengono utilizzati per trasformare la paglia in bioetanolo o fungere da fabbriche farmaceutiche in miniatura.

Ora, i ricercatori del Dipartimento di Chimica dell'Università di Copenaghen hanno scoperto un modo per monitorare i flussi di lavoro degli enzimi. I loro risultati sono stati appena pubblicati in Rapporti scientifici .

"Non siamo mai stati in grado di assistere a cosa fanno gli enzimi mentre funzionano. È lo stesso di, non solo essere in grado di osservare qualcuno che va e viene dal lavoro, ma avere la capacità di vedere cosa stanno facendo mentre sono al lavoro e vedere quanto sia efficace il loro lavoro, " secondo Søren Schmidt-Rasmussen Bohr, la cui tesi di dottorato si basa sulla ricerca.

Spiega che essere in grado di monitorare gli enzimi e mappare la loro settimana lavorativa rende possibile mirare alla composizione aminoacidica degli enzimi, che ne controlla direttamente la funzione.

Lo sviluppo mirato di enzimi è una delle principali aree di ricerca

Il design degli enzimi è un'area di ricerca che ha suscitato un immenso interesse internazionale. Così tanto da, che l'anno scorso il Premio Nobel per la Chimica è stato assegnato per l'ottimizzazione mirata degli enzimi.

Con una comprensione di come funzionano i vari amminoacidi negli enzimi, si può iniziare a personalizzare gli enzimi e renderli molto più efficaci. Alcuni degli esempi più evidenti includono la progettazione di enzimi che convertono in modo più efficiente la paglia in biocarburanti, nonché progetti che riducono la concentrazione di enzimi nei detersivi in ​​polvere, dove alcuni avanzi efficaci diventano abbastanza duri per portare a termine il lavoro.

"A seconda dell'enzima, potrebbe essere vantaggioso prolungare la quantità di tempo in cui lavorano o renderli più efficaci durante il lavoro. Ciò renderà molti processi industriali più economici e più ecologici, " secondo il Professore Associato Nikos Hatzakis, chi dirige la ricerca.

Minori costi dei farmaci, chimica più verde

Ciò che Schmidt-Rasmussen Bohr spera maggiormente è che il nuovo approccio possa essere un passo avanti verso la creazione di enzimi più efficaci per la produzione di farmaci che servano a ridurre l'impronta tossica dell'industria farmaceutica. Enzimi più efficienti si tradurranno in un minor numero di prodotti di scarto e in una produzione a temperature più basse, che ridurrà la CO ₂ emissioni.

"Con enzimi migliori, si possono semplificare i processi chimici necessari per la produzione di prodotti farmaceutici, che alla fine porterà a una riduzione dei costi dei farmaci, " afferma Schmidt-Rasmussen Bohr.

Il metodo osserva la posizione dell'enzima

I ricercatori hanno combinato un metodo noto come "Single Particle Tracking, "per cui si osserva la posizione e la velocità degli enzimi, con elaborazione dati avanzata in grado di prevedere per quanto tempo gli enzimi sono in funzione e in pausa. In pratica, la microscopia a fluorescenza avanzata viene utilizzata per ingrandire su scala nanometrica e osservare i movimenti dei singoli enzimi. Successivamente, vengono utilizzati modelli statistici per determinare cosa stanno effettivamente facendo gli enzimi mentre si spostano e interagiscono con i grassi.

Fino ad ora, lo sviluppo enzimatico più mirato è stato ottenuto scambiando casualmente alcuni amminoacidi con altri, il che ha reso piuttosto complicato produrre i migliori enzimi possibili per un determinato scopo.