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Ricerche

Dal lievito può derivare un farmaco potenziale per l'Alzheimer

vitamins from yeast

Degli scienziati dimostrano che l'ergotioneina, un composto importante che può essere usato per ritardare l'insorgenza di malattie come il morbo di Alzheimer (MA) e la demenza, può essere prodotto nel lievito di birra.


L'ergotioneina è un aminoacido naturale con proprietà antiossidanti. Previene lo stress cellulare (che può portare a malattie del cervello), i danni neurologici e il cancro. Nei ratti e nei nematodi, la ricerca dimostra che l'ergotioneina ha effetti promettenti nella prevenzione delle malattie neurodegenerative come la demenza e il MA.


Inoltre, si è scoperto che i pazienti con malattie neurodegenerative hanno livelli ematici significativamente più bassi di ergotioneina delle altre persone. Questi risultati suggeriscono che l'ergotioneina potrebbe avere un grande potenziale come vitamina per prevenire o ritardare l'insorgenza di queste malattie.


Attualmente, è sia complicato che costoso produrre l'ergotioneina da sintesi chimica. Tuttavia, progettando e ottimizzando il lievito di birra, scienziati del Novo Nordisk Foundation Centre for Biosustainability (DTU Biosustain) hanno sfruttato per la prima volta il potenziale di produrre l'ergotioneina nel lievito in modo biologico.


In uno studio pubblicato su Frontiers in Bioengineering and Biotechnology Journal, i ricercatori sono riusciti a produrre 0,6g di ergotioneina per litro di brodo di lievito in un processo di fermentazione su scala ridotta.

 

 

Troppo costoso per i consumatori

A causa del costo dei percorsi chimici attuali di produzione, i prezzi di mercato attuali dell'ergotioneina sono molto elevati rispetto alle altre vitamine che impediscono alcune malattie, come la vitamina C e D. Quindi uno degli obiettivi principali per gli scienziati è quello di ottimizzare ulteriormente la produzione di ergotioneina per raggiungere un rendimento più elevato, in modo che possa essere venduta al consumatore a un prezzo molto più conveniente in futuro.


Uno dei principali motivi per cui al momento l'ergotioneina è così costosa è che il processo chimico stesso è costoso e le rese piuttosto basse. Inoltre, la sua efficacia non è stata ancora testata per la prevenzione o il trattamento di malattie neurodegenerative nell'uomo. Ma dal momento che la valutazione della sicurezza dell'ergotioneina è già stata fatta, si tratta ‘semplicemente’ di riuscire a produrne abbastanza.


Prima che gli scienziati fossero in grado di produrre l'ergotioneina in modo biologico, alcuni hanno esplorato la possibilità di estrarre semplicemente l'ergotioneina dai funghi. Ma ancora una volta, questo è estremamente costoso e richiede fungaie che occupano le aree di potenziali terreni agricoli.


“Producendo questo importante antiossidante in modo biologico, si evita l'uso di sostanze chimiche o di terreni agricoli. Il lievito è di gran lunga migliore per produrre l'ergotioneina di quanto lo siano l'uomo o i funghi“, dice il primo autore Steven van der Hoek.

 

 

Gli enzimi sono la chiave

In natura, l'ergotioneina è prodotta da batteri e funghi, ma gli enzimi che usano batteri e funghi per fabbricarla formano percorsi leggermente diversi.


Nello studio, gli scienziati hanno scelto di selezionare enzimi da diversi funghi e dal batterio Mycobacterium smegmatis in varie combinazioni per identificare i cloni con la produzione più alta di ergotioneina. Come ospitante della produzione hanno usato il lievito, e hanno scoperto che due enzimi specifici (NcEgt1 e CpEgt2), entrambi enzimi fungini, costituiscono la combinazione migliore.


Inoltre, essi hanno studiato anche potenziali trasportatori di ergotioneina per aumentare la resa del loro ceppo di lievito. Purtroppo, questo non ha avuto alcun effetto. Una cosa che ha funzionato è stata l'aggiunta di amminoacidi che si comportano come blocchi di costruzione dell'ergotioneina per l'elemento. In questo modo, hanno aumentato la produzione di ergotioneina in modo significativo.


Pertanto, l'ottimizzazione dell'elemento è stato uno dei passi importanti per aumentare la produzione di 0,6g/l in 84 ore, che regge bene il confronto con l'attuale migliore produzione riportata nell'E. coli che è di 1,3g/l in 216 ore.


“Il percorso batterico nell'E. coli usa molta energia, al contrario del percorso fungino nel lievito. Questo potrebbe portare ad un beneficio di produzione. Inoltre, il lievito è un ospitante sicuro e ben noto di produzione per gli integratori alimentari", dice Steven van der Hoek.


Attualmente, gli scienziati stanno cercando di aumentare la produttività ri-progettando ulteriormente il ceppo per ottenere un prodotto commercialmente valido.


Gli autori di questo studio sottolineano anche che gli effetti positivi dell'ergotioneina sono finora stati riferiti solo in modelli animali, e, quindi, è troppo presto per dire se questo funzionerà negli esseri umani. Indipendentemente da ciò, la produzione di ergotioneina su una scala più grande di oggi potrebbe essere importante per ottenere un integratore alimentare utile.

 

 

 


Fonte: Technical University of Denmark (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Steven A. van der Hoek, Behrooz Darbani, Karolina Zugaj, Bala Krishna Prabhala, Mathias Bernfried Biron, Milica Randelovic, Jacqueline Medina, Douglas Kell, Irina Borodina. Engineering the Yeast Saccharomyces cerevisiae for the Production of L-( )-Ergothioneine. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2019, DOI

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