Che cos'è un percorso di biosintesi?
Una via di biosintesi, o via di biosintesi, è una descrizione delle fasi delle reazioni chimiche che si verificano quando un organismo vivente crea una nuova molecola complessa a partire da precursori più semplici e più piccoli. La parola "biosintesi" deriva da due parole chiave: "bio", che indica che la reazione sta avvenendo all'interno di un organismo vivente anziché all'interno di un laboratorio; e "sintesi", che indica che i materiali di partenza semplici vengono combinati per formare prodotti più grandi. Un percorso di biosintesi è un riassunto di queste reazioni chimiche, suddiviso per ogni passaggio. Per descrivere completamente un percorso, vengono spesso incluse informazioni extra pertinenti, quali quali enzimi, coenzimi e cofattori vengono utilizzati in ogni reazione.
Non tutte le molecole utilizzate da un organismo vivente devono essere direttamente sintetizzate dall'organismo stesso. Spesso, queste molecole necessarie sono invece ottenute dall'ambiente circostante. Gli esseri umani, ad esempio, non sono in grado di sintetizzare aminoacidi essenziali come la lisina; questi nutrienti invece provengono da alimenti ricchi di proteine come fagioli e noci. Le cellule generalmente sintetizzano solo quelle molecole che sono scarse o non prontamente ottenute dal loro ambiente.
Un percorso di biosintesi inizia spesso con una molecola precursore facilmente disponibile che è simile al prodotto. La cellula quindi combina questo precursore con altre piccole molecole, modificando chimicamente il prodotto lungo il percorso. Ad ogni passaggio, il supporto assomiglierà progressivamente al prodotto finale. Una via di biosintesi a più fasi può avere dozzine di fasi lungo la strada, subendo continue modificazioni da parte degli enzimi fino alla formazione del composto finale.
Lo studio della biosintesi può fornire molte informazioni pratiche sulle cure per le malattie umane. Comprendere la chimica del corpo umano aiuta chiaramente quando una malattia deriva da un malfunzionamento della biosintesi. A volte, tuttavia, lo studio delle vie biosintetiche di altri organismi può rivelare indizi preziosi anche per lo sviluppo di nuove medicine.
Molti ricercatori hanno rivolto la loro attenzione allo studio della biosintesi delle piante, in particolare per quanto riguarda i prodotti naturali. Gli estratti di alcune piante possono avere potenti effetti farmacologici che possono essere utilizzati nella creazione di nuovi potenti farmaci. Ad esempio, la digitale, un composto attivo estratto dal comune foxglove, è stata utilizzata per trattare le malattie cardiache. Comprendendo il percorso della biosintesi di un prodotto naturale, i chimici possono ottenere informazioni su come il farmaco viene sintetizzato e potenzialmente imitare la sua sintesi in laboratorio. Alla fine, i biologi vorrebbero essere in grado di clonare questi geni per produrre organismi transgenici, che sarebbero progettati per produrre prodotti naturali a maggiore concentrazione e purezza a una frazione del prezzo.
Le vie biosintetiche sono state chiarite per molte molecole comuni come acidi grassi, aminoacidi e nucleotidi. Molti percorsi, tuttavia, devono ancora essere scoperti. Forse le medicine del futuro troveranno la loro origine nei percorsi biosintetici che vengono studiati oggi.