Tras las huellas de una bacteria extremadamente adaptable
Las investigaciones sobre el genoma de Pseudomonas syringae revelan productos naturales únicos: nuevas perspectivas para la biotecnología
Un estudio reciente de un equipo de investigación interdisciplinar muestra cómo una bacteria del suelo puede convertirse en fuente de inspiración en la búsqueda de nuevas sustancias activas. Los análisis genómicos del patógeno vegetal Pseudomonas syringae arrojan luz sobre su diversidad química. Dos familias de productos naturales recién descubiertas, las sirilipamidas y las secimidas, son -en combinación- especialmente dañinas para las amebas, y las secimidas también son activas contra los hongos.
El análisis del pangenoma de cepas de Pseudomonas syringae (centro) ha permitido encontrar nuevos compuestos (fuera).
Copyright: Luo Yu, Leibniz-HKI
La diversidad del genoma refleja adaptabilidad
El patógeno vegetal Pseudomonas syringae causa importantes daños en la agricultura. Sin embargo, también produce un gran número de productos naturales biológicamente activos. Éstos podrían ayudar a la bacteria a adaptarse a condiciones ambientales cambiantes y desplazar a sus competidores. En un exhaustivo análisis genómico, los investigadores examinaron 18 cepas representativas de la especie bacteriana y analizaron su potencial genético para producir productos naturales utilizando métodos bioinformáticos de última generación.
Pudieron identificar un total de 231 de los denominados grupos de genes biosintéticos. Estos grupos contienen genes que codifican enzimas responsables de la síntesis de productos naturales. Los genes de las sintetasas peptídicas no ribosomales (NRPS) eran especialmente abundantes. Las NRPS producen productos naturales que, por ejemplo, ayudan a la bacteria a imponerse a sus competidores y a adaptarse a su entorno.
Productos naturales con propiedades especiales
Mediante una combinación de análisis bioinformáticos, determinación de estructuras químicas y pruebas de actividad biológica, se identificaron y caracterizaron dos nuevas familias de productos naturales: las sirilipamidas y las secimidas. Ambos son compuestos de bajo peso molecular producidos por Pseudomonas syringae. Estas moléculas muestran una toxicidad notable frente a microorganismos competidores, especialmente contra hongos y también amebas. Su efecto selectivo podría utilizarse en el futuro para la protección de plantas o como punto de partida para el desarrollo de nuevas sustancias bioactivas.
La enzima SecA amplía el repertorio químico
"También hemos descubierto una enzima desconocida hasta ahora: SecA", explica Shuaibing Zhang, primer autor del estudio. "SecA añade átomos de cloro a compuestos orgánicos específicos, lo que aumenta la complejidad estructural y la actividad de los compuestos resultantes", añade Pierre Stallforth, director del proyecto. Es catedrático de la Universidad de Jena y jefe de departamento del Leibniz-HKI. Estos productos naturales clorados desempeñan un papel importante en la investigación farmacéutica y podrían utilizarse en el futuro para el desarrollo de nuevos antibióticos, terapias contra el cáncer o productos fitosanitarios".
Nuevas perspectivas para la biotecnología
Por su efecto contra amebas y hongos, los productos naturales recién descubiertos podrían ser de interés tanto para la agricultura como para la investigación farmacéutica. En primer lugar, sin embargo, el equipo se interesó por la función ecológica de estas moléculas. Ayudan a Pseudomonas syringae, una bacteria versátil, patógena de plantas y productora de compuestos bioactivos, a defenderse de los depredadores y la competencia y a adaptarse a los nichos de su hábitat natural. La formación de consorcios microbianos en la naturaleza y la función de los productos naturales implicados contribuyen a la comprensión de las complejas interacciones ecológicas en nuestro entorno y son el foco de investigación del Cluster de Excelencia de Jena "Equilibrio del Microverso". En el trabajo participaron científicos del Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales y Biología de las Infecciones - Instituto Hans Knöll (Leibniz-HKI) y de la Universidad Friedrich Schiller de Jena.
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Publicación original
Shuaibing Zhang, Ying Huang, Raed Nachawati, Philipp Huber, Grit Walther, Lucas Gregor, Ivan Vilotijević, Pierre Stallforth; "Pangenome Analysis of the Plant Pathogen Pseudomonas syringae Reveals Unique Natural Products for Niche Adaptation"; Angewandte Chemie International Edition, Volume 64, 2025-5-2
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