Biotecnologie nella produzione di metaboliti secondari di origine vegetale: l'esempio di camptotecina

3 INTRODUZIONE I metaboliti secondari degli organismi vegetali Le piante producono un ampio e differente assortimento di composti organici, la maggior parte dei quali non sembra partecipare direttamente alla crescita e allo sviluppo. Queste sostanze, note come metaboliti secondari, sono differentemente distribuite nel regno vegetale e le loro funzioni sono in gran parte sconosciute. Il riconoscimento delle proprietà biologiche di migliaia di queste molecole ha aumentato l’interesse in questo campo per la ricerca di nuovi farmaci, antibiotici, insetticidi ed erbicidi ed ha portato ad una rivalutazione del ruolo che questi assumono nelle piante, specialmente nel contesto ecologico. Molti di questi composti hanno un importante significato adattativo nella protezione contro gli erbivori e le infezioni microbiche, come attrattivi per gli impollinatori e per la dispersione dei semi mediata dagli animali. Inoltre, alcuni di essi assumono un ruolo fondamentale come agenti chimici allelopatici che influenzano la competizione tra le stesse piante. Per lo più i metaboliti secondari appartengono ai più generali gruppi dei terpeni (gomme, resine, carotenoidi, ecc.) e dei fenoli (lignina, flavoni, antociani, tannini, derivati del fenil-propano, ecc.), ma di molto importanti ne troviamo anche nel gruppo di composti contenenti azoto (es. alcaloidi). Essi possono essere distinti dai prodotti del metabolismo primario (acidi nucleici, proteine, polisaccaridi) in quanto i metaboliti primari assolvono funzioni essenziali all’organismo quali la nutrizione o i processi metabolici di base, mentre i metaboliti secondari partecipano per lo più a meccanismi ecologici di interazione con altri organismi. Le applicazioni industriali dei metaboliti secondari Il crescente interesse nei confronti dei prodotti naturali del metabolismo secondario delle piante dipende anche dalla vastità di applicazioni che questi possono trovare a livello industriale e farmaceutico. I monoterpeni, ad esempio, sono componenti delle essenze volatili dei fiori e degli oli essenziali di erbe e spezie, che vengono isolati mediante distillazione o estrazione e che sono usati abbondantemente nell’industria degli aromi e dei profumi. Altri terpeni, invece, come l’artesimina e il taxolo interessano l’industria farmaceutica in quanto dotati di azione antimalarica e antitumorale, rispettivamente. Sempre nell’ambito della salute, composti quali il secoisolariciresinolo e il matairesinolo, appartenenti alla classe dei lignani, sono responsabili della prevenzione e della riduzione dell’insorgenza del cancro alla prostata e del seno. I fenoli vegetali costituiscono un altro sottogruppo coinvolto nell’industria del legno, nonché in quella alimentare e delle bevande. La capsaicina, ad esempio, conferisce il sapore pungente del pepe nero; il gusto della cannella e dello zenzero sono impartiti rispettivamente da vari derivati del cinnamato e del gingerolo; gli allilfenoli, come ad esempio l’eugenolo, danno il caratteristico gusto e odore all’olio di chiodi di garofano, mentre la vanillina è ampiamente usata nel settore della pasticceria. Ulteriori implicazioni economiche scaturiscono dall’opportunità di ingegnerizzare piante commercialmente importanti, al fine di migliorare le caratteristiche di