Durante los últimos años, la ingeniera química Michelle O'Malley ha centrado su investigación en los hongos anaeróbicos que se encuentran en las entrañas de los herbívoros, que hacen posible que esos animales se alimenten con azúcares y almidones extraídos de plantas fibrosas. O 'El trabajo de Malley, reflejado en múltiples premios de investigación y artículos de revistas, se ha centrado en cómo estos poderosos hongos podrían usarse para extraer productos de valor agregado de las partes no comestibles de las plantas raíces, tallos y hojas que generalmente se consideran productos de desecho.
Ahora, su laboratorio ha descubierto que esos mismos hongos probablemente producen nuevos "productos naturales", que podrían funcionar como antibióticos u otros compuestos de uso para la biotecnología. La investigación se describe en un artículo titulado "Los hongos intestinales anaeróbicos son una reserva sin explotar deproductos naturales ", publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS .
Todos los seres vivos están equipados con defensas naturales para asegurar su supervivencia. Los microbios a menudo dependen de productos naturales sintetizados que actúan como defensas contra las amenazas ambientales y les permiten competir con otros microbios. Muchos de estos productos naturales han servido como fuente de antibióticos utilizadospara combatir enfermedades en humanos.
Los hongos anaeróbicos, por definición, no usan oxígeno para impulsar la producción de productos naturales. Por lo tanto, dijo O'Malley, "les cuesta mucho más metabólicamente fabricar algo que un aerobio". Además, cualquier cosa anaeróbicamicrobios produce tiene que ser cuidadosamente "diseñado" y extremadamente eficiente, ya que la energía es escasa en los microbios libres de oxígeno.
El laboratorio de O'Malley en 2017 proporcionó al Departamento de Energía de EE. UU. Varios hongos intestinales anaeróbicos, que luego se secuenciaron como parte de una colaboración más amplia.
"Empezamos a ver algo que no esperábamos encontrar: los bloques de construcción grupos de genes biosintéticos o BGC a partir de los cuales se construyen típicamente los antibióticos", dijo O'Malley sobre ese trabajo. "Los BGC se encuentran uno cerca del otro.en el genoma y participan en reacciones químicas escalonadas. En este caso, están cargando una molécula en una enzima decorándola químicamente, si se quiere y luego pasándola a otro módulo enzimático y, de esta manera, convirtiéndola enuna molécula cada vez más compleja ".
Ese proceso de línea de ensamblaje molecular es importante, dice ella, porque emula cómo se hacen a menudo los antibióticos. "Las BGC también podrían ser útiles para fabricar productos químicos de valor agregado, porque tienen incorporada una gran cantidad de compuestos químicos complejos", agregó.. "Por lo tanto, podrían usarse como biocombustibles directos, como recubrimientos y como monómeros para fabricar materiales novedosos".
Pero las implicaciones más importantes, dijo, son las posibilidades de los antibióticos. En el artículo, la autora principal Candice Swift, quien obtuvo su doctorado en el laboratorio de O'Malley y ahora es investigadora postdoctoral en la Escuela de la Universidad de Carolina del Surde Salud Pública, demuestra no solo que las BGC están presentes donde no se esperaba que estuvieran - nunca se pensó que los hongos anaeróbicos tuvieran propiedades antibióticas - son, aún más sorprendentemente, activos y de hecho están produciendo algo ".", Señaló O'Malley.
El análisis de Swift sugiere que los compuestos que encontraron no se han identificado previamente. "Los descubrimos y, según lo que se sabe sobre estos grupos de genes biosintéticos, podrían estar produciendo nuevos antibióticos", dijo O'Malley.Definitivamente lo he demostrado aquí, pero es una posibilidad que tendría sentido, porque los hongos existen como una especie de jugadores minoritarios en su comunidad, por lo que probablemente tengan alguna ventaja o habilidad que les permita permanecer frente a una competencia abrumadora.Eso es lo que pensamos que podrían estar haciendo. No lo hemos probado, pero es una forma atractiva de verlo ".
Entonces, si los hongos anaeróbicos están produciendo antibióticos naturales, ¿qué tan difícil sería traducirlos en su uso en humanos? "Si identifica un antibiótico nuevo, la clave para hacerlo a escala es saber cómo está construido," O 'Malley explicó: "Esa es una gran pregunta. Intentaremos abordar eso en un documento de seguimiento, pero si puede descubrir la receta genética de cómo se fabrican, es sencillo aplicarla en otro sistema".
O'Malley dijo que la comunidad científica "se ha vuelto bastante buena en la fabricación de antibióticos, de manera recombinante o mediante ingeniería genética", y que todos, o casi todos los antibióticos, se derivan de productos naturales, ya sea hechos en la naturaleza o inspirados por elcompuestos que la naturaleza construye.
La siguiente etapa de esta investigación implicará el uso de herramientas genéticas para impulsar la producción y aislar los compuestos para averiguar exactamente qué compuestos se están fabricando. Para ese trabajo, O'Malley se está asociando con otros investigadores en BioPolímeros, Infraestructura Celular Automatizada,Flow, and Integrated Chemistry Materials Innovation Platform BioPACIFIC MIP, que la National Science Foundation financió el año pasado como una colaboración entre UCSB y UCLA.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Original escrito por James Badham. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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