Nova enzima viabiliza produção escalonável de TAGATOSE a partir de glicose

Pesquisadores da Universidade de Tufts, nos Estados Unidos, identificaram e caracterizaram uma enzima específica — a fosfatase de galactose-1-fosfato (Gal1Pase) — derivada do Dictyostelium discoideum. A descoberta, publicada recentemente, permitiu a engenharia metabólica da bactéria Escherichia coli para reverter a via de Leloir, possibilitando a biossíntese de tagatose diretamente a partir da glicose. Este avanço promete superar a dependência de galactose ou lactose como matérias-primas, que historicamente tornam a produção de açúcares raros ineficiente e dispendiosa.

O diferencial técnico está na manipulação genética da via metabólica. Tradicionalmente, a via de Leloir metaboliza galactose em glicose; no entanto, a equipe liderada por Nik Nair, professor associado de engenharia química e biológica, conseguiu inverter esse fluxo. A cepa de E. coli modificada atua como uma biofábrica, incorporando a deleção de genes específicos (como pgi e galK) para evitar que a glicose entre na glicólise e bloquear a refosforilação da galactose. A enzima DdGal1Pase fornece a força termodinâmica necessária ao desfosforilar seletivamente a galactose-1-fosfato. Uma segunda enzima, a L-arabinose isomerase de Bacillus coagulans, completa o processo convertendo a galactose resultante em tagatose.

Para a indústria de alimentos, a tagatose representa um alto nível dos adoçantes: possui 92% da doçura da sacarose com apenas 40% das calorias, além de apresentar propriedades de volume (bulking agent) que adoçantes de alta intensidade não conseguem replicar. Diferente de outros substitutos, a tagatose participa das reações de Maillard, permitindo o escurecimento e caramelização ideais para produtos de panificação. Além disso, o ingrediente possui status GRAS (Generally Recognized as Safe) pela FDA e apresenta baixo impacto glicêmico, sendo metabolizado majoritariamente por fermentação no cólon, o que o torna ideal para formulações voltadas a diabéticos e controle de peso.

Embora o rendimento atual ainda exija otimização — os testes iniciais converteram 30 g/L de glicose em aproximadamente 10,5 g/L de galactose e cerca de 1 g/L de tagatose —, a tecnologia de plataforma estabelecida elimina a perda de carbono inerente aos métodos baseados em lactose. Os pesquisadores apontam que o rendimento teórico máximo da via é de 94,9%, muito superior aos processos atuais. O próximo passo envolve o desenvolvimento de variantes de isomerases termoestáveis e a engenharia de sistemas de transporte celular para elevar a eficiência produtiva. Esta abordagem não apenas viabiliza a tagatose economicamente, mas abre portas para o design racional de vias para outros açúcares raros, como a alulose, a partir de matérias-primas abundantes e sustentáveis.