Describen el mecanismo de producción de antifúngicos en bacterias del género 'Streptomyces'
Antonio Martín/DICYT Científicos del Instituto de Biotecnología de León (Inbiotec) han descubierto el mecanismo molecular de actuación por el que las bacterias de varias especiles del género Streptomyces son capaces de producir unos compuestos antifúngicos de interés para la industria alimentaria y farmacéutica. El trabajo, que ha descrito la actuación de la proteína del gen implicado en el proceso de secreción de este compuesto, será publicado próximamente por The Journal of Biological Chemistry, una de las principales revistas científicas del sector.
Los investigadores del área de Genética del Inbiotec están interesados en unos antifúngicos denominados polienos. Estos científicos realizan un estudio de los mecanismos de producción de estas substancias y, en etapas previas lograron identificar el gen regulador en la cepa de producción de la pimaricina, uno de estos polienos, producido por la bacteria Streptomyces natalensis. Identificado el gen implicado en el proceso de producción de la substancia antifúngica, los investigadores analizaron si esta actividad era común en otras especies del mismo género, ya que existen cerca de 60 especies productoras de estos antifúngicos y cada una es capaz de producir un polieno diferente. Streptomyces es un tipo de bacterias filamentosas que habitan en el suelo, divididas en más de 4.000 especies y de las que se han caracterizado para la producción biotecnológica una media docena.
"La pimaricina es un tipo de antibiótico que actúa sobre ciertos hongos y es empleada comúnmente en diferentes alimentos para evitar mohos como quesos duros tipo zamorano, carnes curadas, fiambres y comidas preparadas", explica a DiCYT Jesús Aparicio, coordinador del área de Genética del Inbiotec y participante en el estudio. Este producto es reconocible en las etiquetas de diferentes alimentos bajo el nombre de aditivo E-235 y "es el único antibiótico aceptado tanto por la Unión Europea como por la FDA [Administración de Alimentos y Medicamentos, en sus siglas en inglés, de Estados Unidos]". La pimaricina es producida por la especie Streptomyces natalensis.
Los investigadores comprobaron que el mecanismo molecular de actuación que describieron era común, "en todos los casos", en la expresión de las proteínas que codifica el gen implicado en el proceso de producción de los polienos en estas bacterias. Además, está subexpresado, por lo que existe un nicho para que, a través de técnicas biotecnológicas, diferentes cepas de Streptomyces aumenten su capacidad de producción.
Primero, en organismo modelo
Los investigadores llegaron a esta conclusión expresando la proteína de forma recombinante en un organismo modelo, Escherichia coli, una bacteria ampliamente estudiada por el ser humano para este tipo de trabajos. A través de un estudio bioquímico, los investigadores identificaron los genes biosintétiicos concretos y, posteriormente, observaron las zonas concretas o los lugares donde se tiene consenso donde se une la proteína, con el fin de generalizar el modelo. El trabajo se realizó primero en la especie Streptomyces natalensis para luego abordarlo en otras especies productoras de polienos.
Jesús Aparicio explicó que denominan macrólidos poliénicos, o polienos, a los compuestos bioactivos de gran tamaño que tienen diversas actividades, entre las que se encuentra la antifúngica (objeto del estudio) pero también la antitumoral, inmunosupresora o antibiótica. Los principales productores de macrólidos poliénicos son las bacterias del género Streptomyces. Entre ellas se encuentra Streptomyces natalensis, "de interés industrial porque produce pimaricina" (que se utiliza como conservante para evitar la aparición de moho y para tratar queratitis, una úlcera que afecta a la córnea, de origen fúngico); y Streptomyces avermitilis, que produce otro antifúngico similar a la pimaricina, y cuyo genoma está totalmente secuenciado, lo que facilita el trabajo a los científicos.
Entre los polienos más conocidos para la industria farmacéutica se encuentra la propia pimaricina, empleada en vía tópica en casos de queratitis (inflamación de la córnea), explica Aparicio. También son comunes la anfotericina, en infecciones sistémicas graves como, por ejemplo, las derivadas de un intervención quirúrgica a corazón abierto, y la nistatina, también para infecciones sistémicas en forma de pomada.