Il trealosio: proprietà funzionali ed applicazioni in campo alimentare

Il trealosio svolge diverse funzioni nei vari organismi che lo sintetizzano. Quella di maggior interesse è sicuramente la spiccata attitudine che ha questo zucchero a proteggere le biomolecole in condizioni di stress ambientali: tale proprietà può essere ampiamente sfruttata in campo alimentare, cosmetico, medico etc.
Le specie che sono in grado di sintetizzare il trealosio riescono a sopravvivere alle condizioni avverse producendone grandi quantità; un esempio precedentemente citato è Selaginella lepidophylla, ma anche organismi da noi maggiormente conosciuti ed utilizzati si avvalgono di questo straordinario potere. In Saccharomyces cerevisiae, il disaccaride viene utilizzato sia come riserva energetica (come il glicogeno), sia per proteggere le cellule quando le condizioni ambientali sono avverse (calore, essicamento, elevate concentrazioni di etanolo e specie radicaliche). Si è osservato in vitro che il trealosio stabilizza le proteine in caso di shock termico, ma la concentrazione realizzata in vitro risultava essere molto più elevata rispetto a quella riscontrata nelle cellule, di conseguenza la stabilizzazione in vivo non sarebbe possibile. È stato invece evidenziato che nelle cellule il trealosio è esclusivamente presente nel nucleo e nel citoplasma ed è completamente assente nei vacuoli (che occupano la maggior parte del volume cellulare): questa scoperta indicò quindi che la concentrazione del disaccaride in queste aree era circa 0,5 M, valore corrispondente alla concentrazione realizzata in vitro. Quindi il trealosio, in condizioni avverse, viene accumulato nelle cellule ed il livelli di trealosio intracellulare sono direttamente correlati con la termotolleranza (Lindquist, S. et al, 2006, Food Biotechnology).

Altra funzione fondamentale del trealosio in alcuni organismi (quali S. cerevisiae) è legata alla glicolisi, una delle vie metaboliche fondamentali per il metabolismo cellulare. Questo pathway è comune a tutti gli esseri viventi: attraverso 10 reazioni enzimatiche, da una molecola di glucosio si ottengono due molecole di acido piruvico, due molecole di ATP e due molecole di NADH. L'acido piruvico può subire differenti trasformazioni (complesso PDH, Lattico Deidrogenasi o Piruvato Decarbossilasi). Ma la glicolisi è anche finemente regolata: quando vi è una concentrazione elevata di ATP nella cellula, la glicolisi viene inibita, mentre quando vi è scarsa quantità di ATP, allora questa viene promossa. In questo senso, il primo livello a cui può avvenire la regolazione è il primo step, quello che da il via alla glicolisi: la fosforilazione del glucosio a glucosio 6-fosfato catalizzata dall'enzima Esochinasi (Nelson, D.L. , Cox, M.M., Lehninger Principles of Biochemistry, Fourth Edition). Il trealosio, o meglio il suo intermedio biosintetico trealosio 6-fosfato, è in grado di regolare l'afflusso di glucosio nella glicolisi regolando l'attività catalitica dell'esochinasi. Per ragioni che non sono state ancora chiarite del tutto, cellule mancanti di Tps1 (gene codificante Trealosio Fosfato Sintasi), non riescono a regolare "l'ingresso" del glucosio nella via glicolitica: il monosaccaride viene rapidamente fosforilato ed, ad elevate concentrazioni di glucosio, l'ATP viene consumato più velocemente rispetto alla sua sintesi portando quindi alla morte cellulare. La presenza del gene Tps1, e quindi del trealosio 6-fosfato regola l'attivita dell'Esochinasi, in modo da evitare la continua fosforilazione del glucosio e di conseguenza il consumo eccessivo di ATP (Lindquist, S. et al, 2006, Food Biotechnology).

In alcuni casi il trealosio svolge la funzione di zucchero di trasporto, come il saccarosio nelle piante: questo si verifica soprattutto negli insetti. Il trealosio rappresenta lo zucchero maggiormente presente nell'emolinfa (fino al 90%) e nei muscoli del torace e viene utilizzato durante il volo come fonte di glucosio ed energia (Avonce et al, 2006, BMC Evolutionary Biology). Similmente avviene nelle spore fungine: durante le prime fasi di germinazione, uno degli eventi più importanti è l'idrolisi del trealosio, molto abbondante, che costituisce anche in questo caso una fonte di glucosio da metabolizzare per ottenere energia (da Elbein A.D. et al, 2003, Glycobiology).

In alcune cellule batteriche il trealosio ha anche una funzione strutturale in quanto costituente delle pareti cellulari. Nel genere Mycobacterium, le cellule hanno una parete cellulare atipica: pur essendo Gram–positivi, questi batteri presentano uno strato di peptidoglicano più sottile e legato a questo, esternamente, vi è uno strato di arabino-galattani, glicolipidi fenolici ed acidi micolici. Tra i composti noti come "acidi micolici" rientra il "trealosio - dimicolato" (trealosio 6,6'- dimicolato), meglio conosciuto come "cord factor" o fattore cordale: esso consiste in una molecola di trealosio esterificata nelle posizioni sei di ogni unità di glucosio con due molecole di acido micolico (acido grasso ramificato, idrossilato e contente nella catena carboniosa un ciclo a tre termini). Questa molecola è presente principalmente in Mycobacterium tubercolosis ed è tra i componenti più tossici della parete cellulare di questo microrganismo: è strettamente coinvolto nel meccanismo di patogenesi che sfocia con il danno tissutale tipico della tubercolosi ed è coinvolto nella protezione della cellula da stress ambientali (derivati del trealosio come agenti protettivi) (da Elbein A.D. et al, 2003, Glycobiology).