El pigmento amarillo mantiene unidas a las amebas sociales
"Las amebas producen una variedad de sustancias naturales que podrían ser interesantes, por ejemplo, para el desarrollo de nuevos medicamentos"
El estadio multicelular de la ameba Dicyostelium discoideum está parcialmente regulado por una sustancia natural de color amarillo intenso, según han descubierto investigadores del Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales y Biología de las Infecciones - Instituto Hans Knöll (Leibniz-HKI). La sustancia natural recién identificada de la familia de los policétidos impide que las esporas de las amebas eclosionen demasiado pronto. El estudio se ha publicado en la revista científica PNAS.
Imagen microscópica de los cuerpos fructíferos de D. discoideum en una placa de agar. El pigmento amarillo es visible en la punta del organismo multicelular, donde también se encuentran las esporas latentes.
Rosa Herbst/Leibniz-HKI
Las amebas sociales son organismos unicelulares que pueden unirse para formar un organismo multicelular visible a simple vista cuando el alimento es escaso. En un complejo proceso, forman un cuerpo fructífero lleno de esporas que son transportadas por el viento o por animales.
"Se puede imaginar este cuerpo fructífero como un globo de agua", explica Rosa Herbst, del Departamento de Paleobiotecnología del Leibniz-HKI, coprimera autora del estudio. "Puede reventar fácilmente y las esporas se liberan".
En el estudio actual, los investigadores lograron identificar una sustancia natural -un policétido- que impide que las amebas eclosionen demasiado pronto de las esporas en el cuerpo fructífero y, por tanto, mantiene de forma significativa el ciclo de desarrollo multicelular. La molécula tiene un color amarillo intenso y se encuentra principalmente alrededor de las esporas en el cuerpo fructífero.
"Las amebas producen una variedad de sustancias naturales que podrían ser interesantes, por ejemplo, para el desarrollo de nuevos medicamentos", explica Pierre Stallforth, director del Departamento de Paleobiotecnología y profesor de la Universidad Friedrich Schiller de Jena. Dirigió el estudio junto con Falk Hillmann, jefe del grupo de investigación Evolución de las Interacciones Microbianas de Leibniz-HKI y ahora profesor de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Wismar. Sin embargo, en la mayoría de los casos no se sabe cuál es la función biológica real de estas sustancias. La ameba D. discoideum tiene 40 genes de biosíntesis de policétidos que codifican las enzimas que los producen.
"La sintasa de policétidos 5, que hemos estudiado, es sólo la tercera en la que tenemos una idea de la función y la estructura del policétido correspondiente", señala Christin Reimer, co-primer autor. Y ello a pesar de que D. discoideum es un organismo modelo intensamente investigado y ampliamente distribuido en el suelo.
El equipo, en el que participaron varios grupos de investigación del Leibniz-HKI, combinó para el estudio los datos de los análisis del transcriptoma y del metaboloma. En primer lugar, los investigadores estudiaron qué enzimas se producen durante la formación del cuerpo fructífero y seleccionaron la más prometedora para seguir investigando. Apagaron el gen correspondiente con la ayuda de las tijeras genéticas CRISPR-Cas9. Al compararlo con los metabolitos de las amebas no modificadas, pudieron identificar el policétido ditiodeno, un pigmento amarillo.
"Al principio, no teníamos ni idea de lo que hace este policétido", dice el tercer primer autor, Markus Günther. Sin embargo, el equipo descubrió que en las amebas que carecían de la policétido sintasa 5, los cuerpos fructíferos solían contener amebas que eclosionaban demasiado pronto. En otros experimentos, en los que reintrodujeron los ditirambos, lograron revertir esta eclosión temprana en un 50%. "Así que, obviamente, otras sustancias desempeñan un papel, pero suponemos que el ditiodeno es especialmente importante en la supresión de la eclosión temprana".
"Con este estudio, hemos desarrollado un enfoque fiable para estudiar los policétidos en su contexto fisiológico y ecológico", afirma Pierre Stallforth. En pasos posteriores, el equipo también quiere explorar otras sintasas de policétidos de la ameba y así averiguar más sobre la compleja transición de la unicelularidad a la multicelularidad.
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