Il genere Aloe comprende il gruppo più grande di piante (oltre 650 spp.) sotto la famiglia Xanthorrhoeaceae. Le specie di aloe contengono oltre 75 componenti micronutrienti e più di 250 diverse sostanze fitochimiche, tra cui flavonoidi, saponine, antrachinoni e lignina, caratterizzate da varie bioattività, tra cui capacità antivirali, antibatteriche, antimicotiche, antinfiammatorie, idratanti, antiage, immunostimolanti, fotoprotettive e cicatrizzanti.
Negli ultimi anni, l’uso di Aloe vera nell’industria cosmetica è aumentato, accompagnato dalla diffusa accettazione da parte dei consumatori dei prodotti che la contengono, rinomati per la bassa sensibilità dermatologica e per le proprietà leviganti e idratanti cutanee.
Il ruolo dei percorsi biosintetici
La quantità e la diversità dei metaboliti risentono dei percorsi biosintetici. Per potenziare la generazione di fitochimici di rilevanza industriale, sono frequentemente impiegate tecniche di ingegneria metabolica e genetica.
Il presente lavoro, pubblicato su Heliyon, utilizza un approccio di associazione inversa per identificare potenziali vie metaboliche target per migliorare la produzione di metaboliti commercialmente importanti dell’Aloe spp., in base al profilo di arricchimento del percorso metabolico.
Nello specifico, le foglie di cinque Aloe spp. altamente adoperate (Aloe vera (L.) Burm.f., Arist Aloe aristata (Haw.) Boatwr. & JC Manning (Aloe aristata), Aloe jucunda Reynolds, Aloe aspera Haw. e Aloe albiflora Guillaumin) sono state sottoposte a gascromatografia-spettrometria di massa untargeted, seguita da test degli effetti di rimozione dei radicali liberi contro i componenti della reazione di Fenton e Haber-Weiss.
Attraverso l’uso di appropriati strumenti bioinformatici, sono state individuate classi fitochimiche distinte. È stato dunque determinato l’arricchimento dei corrispondenti percorsi biosintetici, associato alle bioattività e indagata l’interrelazione tra i percorsi metabolici comunemente arricchiti.
Ingegneria genetica e metabolica
Aloe spp. ha mostrato la più alta abbondanza di antiossidanti cosmetici, come β-amirina, squalene, vitamina E, fitolo e acido azelaico.
Le variazioni nei metaboliti sono risultate molto probabilmente attribuibili all’espressione differenziale dei geni, alle modifiche nell’attività enzimatica e alle fasi di sviluppo delle piante.
Sono stati, inoltre, riscontrati percorsi metabolici migliorati per acidi grassi, terpenoidi e steroidi. Tali composti sono in grado di originare antiossidanti benefici, metaboliti volatili e fitochimici commercialmente preziosi.
Sovraesprimendo geni ed enzimi biosintetici cruciali, strategie come l’ingegneria genetica e metabolica possono impattare positivamente e in misura significativa sulla produzione di acidi grassi polinsaturi, terpenoidi e steroidi per formulazioni cosmetiche.
La modulazione dell’attività della lipossigenasi e il miglioramento del recupero dell’acetil-CoA dai lipidi possono perfezionare ulteriormente la produzione interconnessa di acidi grassi e terpenoidi.
La produzione di sesquiterpenoidi e terpenoidi si è dimostrata un percorso cruciale collegato ad altri processi metabolici. Le vie coinvolte nel metabolismo di carboidrati e amminoacidi, che condividono metaboliti comuni, hanno evidenziato una connessione inversa tra specie differenti, presumibilmente legata alla competizione per le fonti di carbonio.
La forte associazione tra percorsi metabolici e potenziali antiossidanti suggerisce la necessità di ottimizzare percorsi metabolici distinti ma strettamente correlati al fine di incrementare la qualità dell’Aloe spp. e massimizzarne gli effetti antiossidanti per lo sfruttamento commerciale nelle industrie cosmetiche.
Nehal Batra, Priyankar Dey, Untargeted metabolomics of Aloe volatiles: Implications in pathway enrichments for improved bioactivities, Heliyon, Volume 11, Issue 3, 2025, e42268, ISSN 2405-8440, https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2025.e42268
