I ricercatori di DTU Biosustain e DTU Bioengineering hanno chiarito l'attività dell'enzima N-acetilgalattosaminidasi (GH109) il cui meccanismo di attività è stato finora un mistero. Questo enzima può convertire un gruppo di a basso costo, abbondanti cosiddetti beta-zuccheri in alto valore, alfa-zuccheri di difficile produzione con interessanti proprietà terapeutiche.

Questo nuovo lavoro sulla chimica e l'attività catalitica di questo enzima apre opportunità a una vasta gamma di applicazioni ed è stato ora pubblicato sulla rinomata rivista Catalisi ACS .

"Siamo molto entusiasti di aver scoperto come questo simbionte umano utilizzi una chimica finora sconosciuta per nutrirsi di zuccheri umani. Ora che abbiamo compreso la chimica dietro questa modalità d'azione, possiamo cambiare l'enzima per produrre zuccheri preziosi, "dice David Teze, ad interim Group Leader of Enzyme Engineering presso The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain) e primo autore di questa pubblicazione.

Batterio con qualità antitumorali

GH109 si trova nel batterio intestinale umano Akkermansia muciniphila, dove degrada gli zuccheri nel muco trovato nell'intestino. Quando GH109 degrada gli zuccheri del muco, li trasforma nei cosiddetti zuccheri alfa-GalNAc, di cui si nutre.

Biotecnologicamente, GH109 potrebbe consentire l'aggiunta di alfa-GalNAc ad altri composti. Ciò è particolarmente rilevante, poiché l'alfa-GalNAc è la parte "difficile da realizzare" di uno dei più comuni antigeni del cancro, vale a dire l'antigene Thomsen-Friedenreich (Galβ1-3GalNAcα1). Così, Gli zuccheri alfa-GalNAc potrebbero essere potenzialmente formulati per i vaccini contro il cancro.

"Gli zuccheri contenenti alfa-GalNAc potrebbero essere protettivi contro il cancro, ma è difficile sintetizzarne abbastanza per i vaccini. Ma ora, potremmo essere in grado di ottimizzare un enzima per produrli biotecnologicamente, " dice Teze.

Questi zuccheri hanno anche proprietà benefiche per la salute agendo come potenti prebiotici (cibo per batteri probiotici), e altri studi suggeriscono anche che hanno proprietà antinfiammatorie. Ma gli zuccheri alfa-GalNAc sono difficili da produrre chimicamente. Ecco perché la produzione biologica è molto interessante e, quindi, la funzione di GH109 diventa molto interessante.

Utilizzando la bioinformatica, analisi mutazionale, analisi strutturale, modellazione computazionale e studi di cristallografia, questi ultimi condotti in una delle strutture a raggi X più potenti del mondo, MaxIV, a Lund, Svezia:i ricercatori hanno rivelato una caratteristica interessante del GH109. Il sito attivo, dove avviene l'attività enzimatica, potrebbe effettivamente gestire due tipi di molecole di input (alfa e beta glicani). L'enzima fa questo avendo un "braccio" flessibile che posiziona il giusto input nel sito attivo.

A causa di questa rivelazione, i ricercatori hanno un'idea più chiara su come ottimizzare questo enzima, aprendo un'opportunità su larga scala, produzione verde di α-GalNAcs in futuro.