Ai processi enzimatici di prima generazione, secondo il principio "singola reazione–singolo enzima", si preferiscono combinazioni di più enzimi in una catena produttiva, per la sintesi di composti ad alto valore aggiunto partendo da substrati semplici ed economici. Un requisito importante per ottenere il controllo nelle “reazioni enzimatiche a cascata” è la capacità di trasportare da un biocatalizzatore a quello successivo i vari intermedi, limitando al più possibile la diffusione di questi ultimi nel solvente. L’organizzazione spaziale e specifica degli enzimi in metaboloni artificiali, attraverso metodologie convenzionali d’immobilizzazione, è tuttavia una sfida ancora aperta. Il nostro sistema d’immobilizzazione in vivo, tramite l’impiego delle ASLtag, lega covalentemente due o tre enzimi d’interesse, in maniera indiretta ma con precisione nanometrica, permettendo una modulazione dell’attività della catena produttiva senza la necessità di purificare i biocatalizzatori.
Il nostro sistema permette di esprimere enzimi d’interesse direttamente sulla membrana dei batteri Gram(-), attraverso la loro fusione genica con innovative protein-tag (le ASLtag), senza passare per indaginosi e costosi processi di purificazione, riducendo notevolmente i costi e i tempi della catena produttiva. L’ASLtag, oltre ad esporre l'enzima al solvente, lega in maniera covalente una parte del proprio substrato, in seguito alla sua reazione catalitica. Questa proprietà permette quindi di marcareun enzima fuso ad essa con un gruppo chimico desiderato, se prima coniugato al substrato dell’ASLtag. A oggi esistono tre ASLtag con diverse specificità di substrato: alla presenza di linker di differenti forme e dimensioni coniugati a questi substrati, le ASLtag si legano covalentemente tra loro e permettono una disposizione spaziale con precisione nanometrica degli enzimi sulla superficie del batterio, ottimizzando e/o modulando l’attività delle “reazioni enzimatiche a cascata".