Applicazioni biotecnologiche di alcol deidrogenasi - Icb-Cnr

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