Dipartimento Progettazione Molecolare Consiglio Nazionale delle Ricerche L’Istituto di Chimica Biomolecolare va a scuola Progetto di divulgazione ed educazione scientifica Istituto di Chimica Biomolecolare di Pozzuoli-Napoli www.icb.cnr.it Via Campi Flegrei 34, Comprensorio Olivetti 80078 Pozzuoli-Napoli Applicazioni biotecnologiche di alcol deidrogenasi Dr.ssa Assunta Giordano [email protected] CHIRALITA’ Un oggetto che non puo’ essere sovrapposto alla sua immagine speculare è detto chirale (dal greco cheir, "mano“) Specchio Specchio Nella quasi totalità gli organismi biologici producono molecole chirali. Una molecola è chirale se non ha elementi di simmetria e non può essere sovrapposta alla sua immagine speculare. Un esempio di molecole chirali sono quelle che contengono un atomo di carbonio legato a quattro sostituenti diversi (carbonio asimmetrico). O CH2OH O OH R OH OH OH Amminoacidi OH NH2 Zuccheri Enzimi MOLECOLE CHIRALI H N Oggetti CHIRALI Immagini speculari non sovrapponibili Oggetti NON CHIRALI Immagini speculari sovrapponibili OH S O O N O Penicillina OH O Ibuprofen Nel 2007 il 70% dei farmaci approvati dalla Food and Drug Administration americana erano sostanze chirali. GLI ENZIMI: LE ALCOL DEIDROGENASI Le alcol deidrogenasi (ADH) sono enzimi che catalizzano la seguente reazione Un modo per costruire molecole chirali è quello di ricorrere alla BIOCATALISI, cioè all’uso di ENZIMI nella sintesi di composti organici. alcol + NAD+ Un enzima è una proteina in grado di catalizzare una reazione chimica. aldeide o chetone + NADH + H+ ADH umana La catalisi consiste in una accelerazione della velocità della reazione. Nell'uomo e in molti altri animali il ruolo metabolico è quello di trasformare alcoli che altrimenti sarebbero tossici. Il successo della biocatalisi risiede nella sua capacità di realizzare reazioni spesso difficilmente ottenibili con la chimica tradizionale in condizioni accettabili da un punto di vista ambientale. ES: L’etanolo presente nelle bevande alcoliche viene ridotto ad acetaldeide nel fegato: CH3CH2OH + NAD+ CH3CHO + NADH + H+ IMPIEGO BIOTECNOLOGICO DELLE ALCOL DEIDROGENASI Esistono molti brevetti industriali che descrivono l’uso di alcol deidrogenasi per la preparazione di alcoli chirali. I prodotti di reazione entrano nel processo di sintesi di numerose sostanze farmaceutiche. Inibitori delle proteasi per la terapia contro l'HIV RHN Cl OH S OH F F OH Alcuni esempi di alcoli chirali prodotti per riduzione biocatalitica e impiegati nella produzione di farmaci sono riportati al lato. Doluxetine® antidepressivo Cl F O OCH3 OH Sitagliptin ® Agente ipoglicemico O Farmaci anti-colesterolo Cl OCH3 OH O Plavix® anti-trombotico F In collaborazione con Consiglio Nazionale delle Ricerche-Ufficio Promozione e Sviluppo Collaborazioni