Descrizione del modulo "Caratterizzazione ed utilizzo di enzimi idrolitici (PM.P03.009.001)"

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  • Descrizione del modulo "Caratterizzazione ed utilizzo di enzimi idrolitici (PM.P03.009.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • -Sviluppo di \"bio\"-metodologie efficienti per la preparazione di singoli composti a chiralità complessa -Modifiche di prodotti naturali mediante glicosilazioni/idrolisi del legame glicosidico (literal)
Tematiche di ricerca
  • -Individuazione, caratterizzazione e ottimizzazione dell'uso di glicosil idrolasi con speciale riguardo per quelle provenienti da fonti marine, per applicazioni nel campo della sintesi e caratterizzazione di oligosaccaridi, della glicobiologia e del waste management. -Utilizzo di lipasi ed altri enzimi (nitrilasi, nitrile idratasi\ammidasi e solfatasi) per la messa a punto di processi biocatalitici di interesse alimentare e farmaceutico. (literal)
Competenze
  • Il settore della biocatalisi applicata coinvolge i ricercatori dell'Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare (ICRM) cui la commessa fa capo e quelli dell'Istituto di Chimica Biomolecolare (ICB). I ricercatori di questi due istituti occupano una posizione preminente in campo nazionale e il loro alto livello scientifico è largamente riconosciuto anche a livello internazionale. All'interno dell'ICB vari gruppi di ricerca, la cui attività non è centralizzata sulla biocatalisi, possono trarre grande beneficio dalla collaborazione con i ricercatori di tale modulo sia per quel che riguarda le fonti enzimatiche che per le problematiche applicative della biocatalisi (modifica prodotti ad attività biologica, tools selettivi nel waste management, etc.). Le necessarie competenze di chimica organica, microbiologia, biologia molecolare, \"biochemical engineering\", biochimica ed enzimologia industriale sono ben rappresentate all'interno dei due istituti proponenti questa offerta di ricerca; le suddette competenze sono ulteriormente ampliate anche grazie a numerose collaborazioni nazionali ed internazionali. Lo sviluppo di competenze in questi settori é una delle attività. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Messa a punto di sintesi biocatalizzate (lipasi, glicosidasi, alcool deidrogenasi, nitrilasi, nitrile idratasi/ammidasi); nuove glicosidasi per la sintesi e l'idrolisi di legami glicosidici. (literal)
Tecnologie
  • Accanto all'indagine preliminare sulla presenza di biocatalizzatori di interesse presenti in natura in svariate fonti, modifiche chimiche (ambiente di reazione, immobilizzazioni, etc.) o genetiche (mutazioni) di biocatalizzatori di cui sono note le proprietà di base, rappresentano azioni percorribili di volta in volta a seconda della possibilità per il miglioramento delle caratteristiche della biocatalisi condotta. (literal)
Obiettivi
  • L'obiettivo generale che si intende perseguire è lo sviluppo di nuovi processi, basati sull'impiego di biocatalizzatori, che siano di interesse per l'industria chimica, farmaceutica, alimentare, manifatturiera e cosmetica e che siano efficienti, sicuri ed economicamente ed ambientalmente vantaggiosi. (literal)
Stato dell'arte
  • Con il termine \"biocatalisi\" si intende lo sfruttamento delle peculiari proprietà degli enzimi per la soluzione di problemi nei settori della trasformazione e sintesi di molecole di interesse biologico. La biocatalisi è inserita tra gli strumenti scientifici per il raggiungimento degli obiettivi del progetto cui partecipa questo modulo: \"Prodotti e processi innovativi per una chimica sostenibile\" del Dipartimento. I biocatalizzatori oggetto di questo modulo sono principalmente glicosidasi e lipasi ma accanto ad essi alcune alcool deidrogenasi da organismi estremofili, nitrilasi e sistemi nitrile idratasi\ammidasi sono oggetti di studio recenti. Le glicosidasi marine rappresentano storicamente importanti tools idrolitici selettivi per la determinazione strutturale di molecole complesse, per la produzione di building blocks naturali da polisaccaridi di scarto e nella sintesi del legame glicosidico. Le lipasi storicamente utilizzate per la risoluzione di miscele racemiche sono oggi applicate anche a substrati con chiralità complessa; l'uso di ambienti di reazione non acquosi consente una modulazione della reattività e selettivita in modo altamente specifico ed unico (literal)
Tecniche di indagine
  • Il reperimento degli organismi marini avviene tramite personale specifico presente nell'ambito dell'Istituto di Chimica Biomolecolare o mediante acquisto sul mercato ittico di Pozzuoli di materiale fresco. Le attività sono reperite anche mediante collaborazioni esterne. Si usano anche enzimi disponibili commercialmente. In relazione al fenomeno(per esempio specificità di substrato di un nuovo biocatalizzatore) studiato di volta in volta, sono usate le tecniche di indagine e la strumentazione necessaria al chiarimento dei fattori in gioco. In genere l'ottimizzazione delle reazioni per avere il massimo della resa e per comprendere la generalizzabilità dell'attività su substrati diversi, rappresentano punti di partenza per lo studio. L'utilizzo di tecniche NMR bidimensionali é routinario, permettendo la determinazione dei legami interglicosidici sintetizzati e approfondimenti necessari sugli aspetti stereochimci delle reazioni biocatalizzate. Alle tecniche NMR sopra citate vengono in genere accoppiate anche tecniche ottiche di indagine spettroscopica per la determinazione della stereochimica di centri chirali in molecole a chiralità complessa. (literal)
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