Al atraer a los represores que humedecen los genes silenciosos no expresados en la bacteria Streptomyces, los investigadores de la Universidad de Illinois han desbloqueado varios grupos de genes grandes para nuevos productos naturales, según un estudio publicado en la revista Biología química de la naturaleza .
Dado que muchos antibióticos, agentes anticancerígenos y otros medicamentos se han derivado de genes fácilmente expresados en Streptomyces, los investigadores esperan que los genes sin silenciadores que no se hayan expresado previamente en el laboratorio produzcan candidatos adicionales en la búsqueda de nuevos medicamentos antimicrobianos,dice el líder del estudio y profesor de ingeniería química y biomolecular Huimin Zhao.
"Hay tantos productos naturales no descubiertos que yacen sin expresarse en los genomas. Pensamos en ellos como la materia oscura de la célula", dijo Zhao. "La resistencia antimicrobiana se ha convertido en un desafío global, por lo que claramente existe una necesidad urgente de herramientaspara ayudar al descubrimiento de nuevos productos naturales. En este trabajo, encontramos nuevos compuestos mediante la activación de grupos de genes silenciosos que no se han explorado antes ".
Los investigadores demostraron previamente una técnica para activar pequeños grupos de genes silenciosos utilizando la tecnología CRISPR. Sin embargo, los grandes grupos de genes silenciosos han seguido siendo difíciles de activar. Esos genes más grandes son de gran interés para el grupo de Zhao, ya que algunos de ellos tienen secuencias similares aregiones que codifican las clases existentes de antibióticos, como la tetraciclina.
Para desbloquear los grandes grupos de genes de mayor interés, el grupo de Zhao creó clones de los fragmentos de ADN que querían expresar y los inyectó en la bacteria con la esperanza de atraer a las moléculas represoras que impedían la expresión génica. Llamaron factor de transcripción de estos clonesseñuelos.
"Otros han usado este tipo similar de señuelos para aplicaciones terapéuticas en células de mamíferos, pero aquí mostramos por primera vez que puede usarse para el descubrimiento de fármacos activando genes silenciosos en bacterias", dijo Zhao, quien está afiliado a laCarle Illinois College of Medicine, Carl R. Woese Institute for Genomic Biology y el Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation en Illinois.
Para demostrar que las moléculas que codificaban se expresaban, los investigadores probaron el método señuelo primero en dos grupos de genes conocidos que sintetizan productos naturales. Luego, crearon señuelos para ocho grupos de genes silenciosos que no habían sido explorados previamente. En bacterias inyectadas conlos señuelos, los genes silenciosos específicos se expresaron y los investigadores cosecharon nuevos productos.
"Vimos que el método funciona bien para estos grandes grupos que son difíciles de identificar por otros métodos", dijo Zhao. "También tiene la ventaja de que no perturba el genoma; solo está alejando a los represores. Entonceslos genes se expresan naturalmente a partir del ADN nativo "
En la búsqueda de candidatos a fármacos, cada producto debe aislarse y luego estudiarse para determinar qué hace. De las ocho nuevas moléculas producidas, los investigadores purificaron y determinaron la estructura de dos moléculas, y describieron una en detalle en el estudio- un nuevo tipo de oxazol, una clase de moléculas que se usan con frecuencia en las drogas.
Los investigadores planean luego caracterizar el resto de los ocho compuestos y realizar varios ensayos para determinar si tienen alguna actividad antimicrobiana, antifúngica, anticancerígena u otra actividad biológica.
El grupo de Zhao también planea aplicar la técnica señuelo para explorar grupos de genes biosintéticos más silenciosos de interés en Streptomyces y en otras bacterias y hongos para encontrar productos naturales más desconocidos. Otros grupos de investigación pueden usar la técnica para grupos de genes que están explorando, Dijo Zhao.
"El principio es el mismo, suponiendo que la expresión génica está reprimida por factores de transcripción y solo necesitamos liberar esa expresión usando fragmentos de ADN señuelo", dijo Zhao.
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Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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