Attualmente, le idrolasi glicosidiche sono utilizzate nello studio della preparazione di una varietà di glicosidi attivi e agliconi. Tra questi, la preparazione enzimatica di glicosidi saponinici e flavonoidi in ossiglicosidi è la più estesa. Dopo anni di sforzi da parte dei ricercatori scientifici, la glicoside idrolasi ha ottenuto molti risultati lusinghieri nella preparazione di glicosidi e agliconi attivi.

1. Biotrasformazione dei glicosidi flavonoidi

I flavonoidi sono polifenoli ampiamente distribuiti nelle piante, per lo più sotto forma di glicosidi. Gli studi hanno scoperto che i flavonoidi con attività biologica sono i principi attivi più importanti delle piante commestibili e hanno molteplici attività farmacologiche, come la protezione del fegato, l'antiossidazione, l'antitumorale e l'antivirus, e la loro attività è strettamente correlata alla struttura. Poiché la maggior parte dei glicosidi flavonoidi ha difficoltà a entrare nel sangue attraverso la parete dell'intestino tenue e la loro biodisponibilità è bassa, la modifica strutturale dei flavonoidi naturali è diventata un punto caldo della ricerca attuale. L'uso di glicosidi idrolasi per idrolizzare i gruppi glicosilici dei glicosidi dei flavonoidi è diventato un modo efficace per migliorare l'attività dei flavonoidi (Tabella 1). I glicosidi flavonoidi più comuni includono la rutina, l'esperidina e la naringina, e le loro società zuccherine sono di solito la rutina (α-1,6 ramnosio e glucosio collegati) e il nuovo esperosio (α-1,2 ramnosio e glucosio collegati), per cui l'idrolasi glicosidica ne idrolizza la modifica, che comprende principalmente due tipi di eso- ed endo-escissione. Da Aspergillus niger e Aspergillus nidulans è stata isolata e purificata l'α-rhamnosidasi, che può idrolizzare i legami α-1,2 e α-1,6 del ramnoside. Questo enzima può idrolizzare la rutina, la naringina e l'esperidina, producendo rispettivamente isoquercetina, plumoside ed esperetina glucoside. Anche l'α-rhamnosidasi ricombinante clonata da Aspergillus aculeatus e Clostridium stercorarium ha l'attività di idrolizzare il ramnosio nei glicosidi flavonoidi. Per l'idrolisi dei tre glicosidi flavonoidi di cui sopra, oltre alle esoglicosidasi, anche le endoglicosidasi hanno un gran numero di rapporti di ricerca. Le diglicosidasi isolate e purificate da Penicillium rugulosum, Penicillium decumben[ e Fagopyri herba, così come la rutinasi ricombinante clonata da Aspergillus niger, possono idrolizzare la rutina per produrre quercetina con una migliore attività antiossidante. La naringinasi può essere isolata e purificata da Aspergillus niger BCC 25166 e può idrolizzare la naringina per produrre naringina. La naringinasi di Aspergillus niger 1344 è in grado di idrolizzare contemporaneamente naringina e rutina per produrre rispettivamente naringina. Yuan e quercetina, ma l'esperidina non può essere idrolizzata. La diglicosidasi di Acremonium sp. DSM24697 e di Actinoplanes missouriensis è in grado di idrolizzare la nuova esperidina presente nell'esperidina per produrre prodotti altamente attivi di esperetina.

Tabella 1. Biotrasformazione dei glicosidi flavonoidi da parte delle glicosidasi

Prodotto	Substrato	Reazione	Organismo
Isoquercitrina, Prunina,	Rutina, Naringina,	α-Ramnosidasi	Aspergillus niger
Esperetina glucoside	Esperidina	α-Ramnosidasi	Aspergillus nidulans
		α-Ramnosidasi	Aspergillus aculeatus
		α-Ramnosidasi	Clostridium stercorarium
Quercetina	Rutina	β-Rutinosidasi	Penicillium rugulosum
Quercetina	Rutina	β-Glicosidasi	Penicillium decumbens
Quercetina	Rutina	β-eterodisaccaridasi	Fagopyri herba
Quercetina	Rutina	β-Rutinosidasi	Aspergillus niger
Naringenina	Naringina	Naringinasi	Aspergillus niger
Naringenina, quercetina	Naringina, Rutina	Naringinasi	Aspergillus niger
Esperetina	Esperidina	Diglicosidasi	Acremonium
Esperetina	Esperidina	Diglicosidasi	Actinoplanes missouriensis
Daidzeina	Daidzin	β-Glucosidasi	Microbi non coltivabili
Daidzeina	Daidzin	β-Glucosidasi	Sulfolobus solfataricus
Daidzeina	Daidzin	β-Glucosidasi	Aspergillus oryzae
Daidzeina	Daidzin	β-Glucosidasi	Pyrococcus furiosus
Daidzeina, Genisteina	Daidzin, Genistin	β-Glucosidasi	Bacillus subtilis
		β-Glucosidasi	Thermotoga maritima
Daidzeina, Genisteina,	Daidzin, Genistin,	β-Glucosidasi	Dalbergia
Gliciteina	Glicitina	β-Glucosidasi	Bacteroides thetaiotaomicron
Baicaleina	Baicalina	β-Glucuronidasi	Scutellaria viscidula
Tilianin	Linarino	Naringinasi	Penicillium decumbens
Butin	Butrin	β-Glucosidasi	Mandorla
Floretina	Florizina	β-Glicosidasi	Intestino tenue di pecora

Gli isoflavoni sono un tipo di flavonoidi, presenti soprattutto nei legumi, che contribuiscono alla prevenzione delle malattie e alla salute umana. I componenti principali degli isoflavoni della soia sono la daidzeina, la daidzeina, la genistina, la genisteina, la gliciteina e l'aglicone della gliciteina, tra cui l'aglicone deglicosilato ha una migliore attività biologica. La β-glucosidasi ricombinante in grado di idrolizzare la daidzeina per produrre daidzeina è stata clonata dalla libreria genetica del suolo di mangrovie, Sulfolobus solfataricus, Aspergillus oryzae e Pyrococcus furiosus; la β-glucosidasi ricombinante clonata da Thermotoga maritima e Bacillus subtilis Enzymes è in grado di idrolizzare daidzeina e genisteina per produrre daidzeina e genisteina; la glicosidasi isolata e purificata da Dalbergia e clonata e ricombinata da Bacteroides thetaiotaomicron può idrolizzare daidzeina, genistina e daidzeina per produrre daidzeina, genisteina e aglicone di gliciteina.

La glicoside idrolasi è stata segnalata e applicata anche per l'idrolisi di altri glicosidi flavonoidi (Tabella 1). Alcuni studi hanno dimostrato che la baicalina ha effetti antitumorali e antinfettivi. La β-glucosidasi isolata e purificata dalla Scutellaria viscidula Bge può idrolizzare la baicalina per produrre baicaleina. Il prodotto deglicosilato, la baicaleina, possiede una migliore attività farmacologica. Anche la serimarina è un raro glicoside flavonoide con attività antipertensiva e sedativa, ma è difficile da ottenere per estrazione diretta e sintesi chimica. Cui et al. hanno utilizzato la naringinasi per idrolizzare il ramnosio nel montanoside e produrre la serimarina. Inoltre, Jassbi et al. hanno utilizzato la β-glucosidasi per idrolizzare la butrina e produrre la butrina. I risultati degli esperimenti antiossidanti hanno mostrato che la butrina deglicosilata aveva un'attività migliore della butrina. Day e altre glicosidasi isolate e purificate dall'intestino tenue delle pecore possono idrolizzare la florizina per produrre la floretina.

2. Biotrasformazione di altri ossiglicosidi

Oltre alle saponine e ai glicosidi flavonoidi, le idrolasi glicosidiche sono state utilizzate anche per idrolizzare e modificare altri glicosidi dell'ossigeno (Tabella 2). Il frutto della gardenia è una medicina tradizionale cinese utilizzata per il trattamento di malattie cardiovascolari, cerebrovascolari, del fegato e della cistifellea. I frutti di gardenia contengono molti geniposidi, ma l'ingrediente efficace è il geniposide, che è il prodotto deglicosilato del geniposide, il cui contenuto è inferiore a 0,01%. La β-glucosidasi isolata e purificata da Penicillium nigricans e Aspergillus niger può essere trasformata in geniposide per preparare la genipina e soddisfare la domanda di grandi quantità di genipina. L'Arctium lappa ha l'effetto di prevenire o trattare l'insufficienza renale cronica e i suoi ingredienti efficaci sono l'arctiina e l'arctigenina. La β-glucosidasi di Grifola frondosa e Rhizoctonia solani può trasformare la bardana per produrre arctigenina. Liu et al. hanno utilizzato una β-glucosidasi commerciale per idrolizzare completamente il frutto di bardana e ottenere il prodotto aglicone di bardana. La conversione dell'arctiina in arctigenina può migliorare efficacemente la biodisponibilità. Il resveratrolo ha la funzione di prevenire i tumori e l'aterosclerosi. La β-glucosidasi isolata e purificata da Aspergillus oryzae sp. 100 e Lactobacillus kimchi e la β-glucosidasi ricombinante clonata dalla metagenomica del suolo di mangrovie da Mai et al. La glucosidasi può convertire la polidatina per produrre resveratrolo. Il paclitaxel è un metabolita secondario della pianta Taxus chinensis e ha un buon effetto terapeutico sul cancro ovarico e sul cancro al seno. Il peso secco del paclitaxel nel Taxus chinensis è solo 0,02% e il contenuto di 7-xilosio-10-deacetilpaclitaxel scartato come rifiuto è più di 10 volte quello del paclitaxel. Dou et al. hanno utilizzato la xilosidasi extracellulare secreta dal ceppo F16 di Cellulosimicrobium cellulans per convertire il 7-xilosio-10-deacetilpaclitaxel in 10-deacetilpaclitaxel e poi, attraverso una reazione di acilazione in un unico passaggio, per generare paclitaxel.

Tabella 2. Biotrasformazione di altri O-glicosidi da parte di glicosidasi

Prodotto	Substrato	Reazione	Organismo
Genipina	Geniposide	β-Glucosidasi	Penicillium nigricani
Genipina	Geniposide	β-Glucosidasi	Aspergillo niger
Arctigenina	Arctiin	β-Glucosidasi	Grifola frondosa
Arctigenina	Arctiin	β-Glucosidasi	Rizoctonia solani
Arctigenina	Arctiin	β-Glucosidasi	Commerciale
Resveratrolo	Polidatina	β-Glucosidasi	Aspergillo oryzae
Resveratrolo	Polidatina	β-Glucosidasi	Lactobacillus kimchi
Resveratrolo	Polidatina	β-Glucosidasi	Microbi non coltivabili
10-Deacetilpaclitaxel	7-Xilosil-10-deacetilpaclitaxel	β-Xilosidasi	Cellulosimicrobium cellulanos

3. Biotrasformazione di glicosidi e tioglicosidi del carbonio

Oltre agli ossiglicosidi, le idrolasi glicosidiche sono utilizzate anche nello studio della modificazione idrolitica dei glicosidi carbonici e dei tioglicosidi (Tabella 3). I glicosidi carboniosi si formano per condensazione per disidratazione dell'idrogeno in posizione orto o para attivato dal gruppo idrossilico fenolico dell'aglicone con gruppi zuccherini. I flavonoidi carbosidici svolgono numerose attività, come quelle antinfiammatorie, antibatteriche, antitumorali, di riduzione della glicemia e di potenziamento dell'immunità. Rispetto ai flavonoidi ossidati, i flavonoidi carbosidici hanno una maggiore stabilità e possono essere completamente assorbiti e diventare potenziali molecole farmacologiche. Poiché i legami glicosidici del carbonio sono difficili da idrolizzare, esistono pochi rapporti sull'idrolisi dei flavonoidi carbosidici. Sanugul et al. hanno isolato un batterio da una miscela di batteri fecali umani, che secerne una glicosidasi sotto l'induzione della mangiferina, in grado di idrolizzare i legami glicosidici del carbonio nella mangiferina per produrre mangiferina con una migliore attività. Nakamura et al. hanno isolato il ceppo PUE da batteri intestinali umani, in grado di isolare e purificare una carboglicosidasi che idrolizza la puerarina per produrre aglicone. Nello studio dei geni codificanti per le carboglicosidasi, Braune et al. hanno scoperto che i geni codificanti per le proteine dfgA, dfgB, dfgC, dfgD e dfgE in Eubacterium cellulosolvens coesprimono carboglicosidasi in grado di idrolizzare l'isoorientina per produrre i corrispondenti agliconi.

I glucosinolati sono un'importante classe di composti glucosinolati, ampiamente presenti nelle piante crucifere, come senape, broccoli, aglio e così via. Gli studi hanno dimostrato che il consumo di piante crucifere può prevenire efficacemente il cancro al seno, ai polmoni, al colon e altri tipi di cancro. Il principale principio attivo è l'isotiocianato prodotto dopo la degradazione dei glucosinolati. La glucosidasi, nota anche come mirosinasi, si trova principalmente nelle piante crucifere, ma è distribuita in una posizione diversa dai glucosinolati. Solo quando le cellule sono rotte, si mescolano e reagiscono. A causa del basso contenuto di mirosinasi endogene, è difficile idrolizzare efficacemente i glucosinolati per produrre prodotti attivi. Il sulforafano è un isotiocianato con attività farmacologica. Shen et al. hanno utilizzato una mirosinasi esogena per convertire con successo la glucorafanina in sulforafano. Attualmente esistono pochi studi sulla modificazione idrolitica dei glicosidi del carbonio e dei tioglicosidi. In futuro, lo sviluppo e la modifica strutturale di un maggior numero di glicosidi e tioglicosidi fornirà un maggior numero di molecole candidate allo sviluppo di farmaci.

Tabella 3. Biotrasformazione di C-glicosidi e S-glicosidi da parte delle glicosidasi.

Prodotto	Substrato	Reazione	Organismo
Noratiriolo	Mangiferina	Enzima di riduzione del C-glucosile	Bacteroides
Daidzeina	Puerarina	Enzima di riduzione del C-glucosile	Umano intestinale batterio
Luteolina	Omoorientamento	Enzima di riduzione del C-glucosile	Eubacterium cellulosolvens
Sulforafano	Glucorafanina	Mirosinasi	Semi di broccoli

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Composto Glucoamilasi	9032-08-0
Pullulanase	9075-68-7
Xilanasi	37278-89-0
Cellulasi	9012-54-8
Naringinasi	9068-31-9
β-amilasi	9000-91-3
Glucosio ossidasi	9001-37-0
alfa-amilasi	9000-90-2
Pectinasi	9032-75-1
Perossidasi	9003-99-0
Lipasi	9001-62-1
Catalasi	9001-05-2
TANNASIO	9025-71-2
Elastasi	39445-21-1
Ureasi	9002-13-5
DEXTRANASE	9025-70-1
L-lattico deidrogenasi	9001-60-9
Deidrogenasi malato	9001-64-3
Colesterolo ossidasi	9028-76-6