La levadura roja de los sedimentos de las profundidades marinas muestra propiedades anticancerígenas y antibacterianas
En el camino de los ingredientes activos de las levaduras marinas
Numerosos productos naturales esperan ser descubiertos en todo tipo de hábitats naturales. Especialmente los microorganismos como las bacterias u hongos son capaces de producir diversos productos naturales con un alto potencial de aplicación biomédica, en particular como antibióticos y agentes anticancerígenos. Entre ellos se encuentra la denominada levadura roja de la especie Rhodotorula mucilaginosa, aislada de una muestra de sedimento de las profundidades marinas de la Dorsal Mesoatlántica y analizada en cuanto a su genoma y sus componentes químicos por los investigadores del Centro GEOMAR de Biotecnología Marina (GEOMAR-Biotech) del Centro Helmholtz de Investigación Oceánica de Kiel y de la Universidad de Kiel (CAU). En un esfuerzo conjunto, los científicos lograron demostrar sus efectos anticancerígenos y antibacterianos.
Cultivo puro de la levadura roja Rhodotorula mucilaginosa aislada de muestras de sedimento de las profundidades marinas de la Dorsal del Atlántico Medio.
L. Büdenbender, GEOMAR
Se presentó una oportunidad única a los investigadores del Departamento de Genética Botánica y Biología Molecular de la Universidad de Kiel, encabezados por el profesor Frank Kempken. A través del Instituto de Geociencias de la Universidad de Kiel, su grupo tuvo acceso a muestras de sedimentos de la Dorsal del Atlántico Medio a una profundidad de entre 1.600 y 4.000 m, recogidas durante un crucero de investigación con el buque de investigación alemán MARIA S. MERIAN. A partir de uno de estos núcleos de sedimentos tomados a una profundidad de 3.600 m, el grupo del Prof. Kempken logró aislar y cultivar hongos vivos de la especie Rhodotorula mucilaginosa. Este tipo de levadura de crecimiento lento, que pertenece a las llamadas levaduras Basidiomycete, no debe confundirse con la conocida levadura de panadería. La especie crece originalmente a gran profundidad tolerando una alta presión hidrostática y temperaturas más bien frías.
"Con la metodología aplicada hemos logrado cultivar colonias de levadura que pueden soportar y crecer a temperatura ambiente y bajo presión atmosférica", explica el Prof. Kempken. "Estos experimentos han demostrado una vez más, que los microorganismos con propiedades fisiológicas específicas prosperan en distintos nichos ecológicos. Los experimentos han demostrado que los nichos ecológicos especiales pueden producir microorganismos con características especiales. Por lo tanto, la suposición sobre la adaptabilidad de este género especial nos ha animado a seguir analizando esta especie", dice el Profesor Frank Kempken, cuyo grupo de investigación ha estado analizando los genomas de los hongos marinos durante más de diez años. El Dr. Abhishek Kumar (Universidad de Kiel), que comparte la primera autoría con la Dra. Larissa Büdenbender de GEOMAR en el presente estudio, logró finalmente combinar el genoma de Rhodotorula mucilaginosa mediante el ensamblaje de millones de fragmentos secuenciados de ADN. Además, se identificaron los genes que codifican los componentes clave de la vía biosintética de los glicolípidos, una vía importante en lo que respecta al desarrollo de sustancias naturales para diversas aplicaciones en la medicina y la biotecnología, la alimentación, la química o la agricultura.
El análisis de todo el potencial metabolómico de un hongo es difícil, porque muchos productos naturales sólo se producen en condiciones especiales en su entorno natural. Como es imposible imitar las condiciones de la Dorsal del Atlántico Medio en el laboratorio, el profesor Deniz Tasdemir, jefe de la unidad de investigación Química de Productos Naturales Marinos de GEOMAR y director de GEOMAR-Biotech, y la Dra. Larissa Büdenbender han decidido analizar la producción de metabolitos y la bioactividad de la levadura roja en diferentes condiciones de crecimiento. Observamos una bioactividad diferencial medianamente dependiente, que era o bien inhibidora del cáncer o bien antimicrobiana", dice el profesor Tasdemir. A continuación, investigaron la composición química, el llamado metaboloma de la levadura, utilizando la metabolómica automatizada basada en algoritmos. Se demostró que la levadura roja es extremadamente rica en glicolípidos, llamados ésteres de poliol de ácidos grasos (PEFAs), componentes estructurales libres de fósforo de las membranas celulares que posiblemente protegen a la levadura contra la presión osmótica en el entorno del mar profundo. El Prof. Tasdemir dice: "Detectamos, en el primer paso de nuestras investigaciones, muchas docenas de tales compuestos en la levadura, lo que apoyó los estudios de minería del genoma realizados por nuestros colegas en la Universidad de Kiel". El Dr. Büdenbender empleó un enfoque específico para purificar los compuestos estructuralmente muy similares, y por lo tanto difíciles de purificar. "Varios PEFAs aislados eran nuevos en la literatura y determinamos sus estructuras químicas muy complejas. Parece que estos compuestos muestran una mayor actividad anticancerígena cuando ocurren juntos, un fenómeno llamado sinergia, y estamos tratando de entender las razones de este efecto", dice el Prof. Tasdemir.
La fructífera colaboración de estos dos grupos de trabajo complementarios en GEOMAR y en la Universidad de Kiel mediante la aplicación de múltiples estrategias ómicas ha permitido elucidar la biosíntesis de nuevos productos naturales a partir de una levadura roja de las profundidades del mar a nivel de ADN y de metabolitos. Los resultados obtenidos con esta levadura roja aceitosa pueden contribuir al desarrollo de nuevos productos farmacéuticos, pero también pueden encontrar aplicaciones biotecnológicas en la industria alimentaria, química o agrícola e incluso en los biocombustibles en el futuro.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
