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.
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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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| 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 |