Los investigadores que trabajan en un proyecto de SNSF han descubierto nuevas sustancias químicas activas con antibióticos en un sitio que rara vez se exploraba: la hoja de una maleza de campo común. Los hallazgos recién publicados muestran que este microcosmos contiene muchos productos naturales aún desconocidos que podrían llevar a nuevos medicamentos.
Fundación Nacional de Ciencia de Suiza.
Muchos de los antibióticos utilizados hoy en día se desarrollaron a partir de productos naturales fabricados por las bacterias para evitar otras bacterias. Estos productos solían ser buscados y encontrados principalmente en el suelo. Ahora, Julia Vorholt y Jörn Piel, del Instituto de Microbiología de ETH Zurich, han recurrido a un ecosistema totalmente diferente: las hojas de las plantas. Como parte del Programa Nacional de Investigación «Resistencia a los Antimicrobianos» (NRP 72) financiado por la Fundación Nacional de Ciencia de Suiza (SNSF), los investigadores están investigando cepas bacterianas de la superficie de la hoja de Arabidopsis thaliana, o berro, que crece en la naturaleza.
Este microcosmos, conocido como la filósfera, es pobre en nutrientes. «Eso da lugar a una intensa presión competitiva», dice Julia Vorholt. «Como resultado, las bacterias producen una diversidad de sustancias que les permiten defender su hábitat». Esto se debe a que, a pesar del escaso suministro de alimentos, la filósfera está poblada por una gran cantidad de organismos. Vorholt y Piel investigaron más de 200 cepas bacterianas que se producen en los extensos cress thale.
Diversos efectos antibióticos entre las bacterias.
Los genomas de las cepas se han decodificado, pero hasta ahora no se han analizado de forma específica. «Aplicamos técnicas de bioinformática para investigar grupos de genes que son capaces de controlar la producción de sustancias y, por lo tanto, podrían tener un efecto en otras bacterias», dice Vorholt. Para averiguar exactamente cuáles son esos efectos, los investigadores realizaron pruebas paralelas en el laboratorio: encontraron 725 interacciones de antibióticos entre varias cepas que evitan que algunas de las bacterias se multipliquen.
«La gran pregunta era, obviamente, si simplemente habíamos encontrado productos naturales conocidos de otros hábitats, o si habíamos tropezado con compuestos con características totalmente nuevas», dice Jörn Piel. Esto tiene implicaciones importantes para la investigación de antibióticos, que busca nuevos antibióticos con mecanismos de acción que son muy diferentes a los de los medicamentos actuales y, por lo tanto, podrían superar la resistencia existente a los antibióticos.
Un compuesto totalmente nuevo, probablemente uno de muchos
Para determinar si estaban tratando con nuevos antibióticos, Vorholt y Piel tuvieron que estudiar las composiciones químicas en detalle. Lo hicieron para grupos de genes y compuestos de una sola cepa de bacterias: Brevibacillus sp. Leaf182 – que fue particularmente productivo. Al hacerlo, descubrieron varias sustancias químicas activas antibióticamente. Uno de ellos, que los investigadores llamaron macrobrevin, exhibió una estructura química completamente nueva.
«Ahora debemos aclarar si la macrobrevina y otras sustancias recién descubiertas también son efectivas contra las bacterias que causan enfermedades en los seres humanos», dice Piel. Esta es una posibilidad emocionante, dice, pero aún más emocionante es el haber demostrado que la filosfera relativamente inexplorada todavía contiene muchos productos naturales con actividad antibiótica por descubrir: «No tengo dudas de que este ecosistema increíblemente diverso proporcionará a la ciencia médica muchos enfoques nuevos. «Nuestros hallazgos confirman que vale la pena expandir la búsqueda de antibióticos en la naturaleza».
Más información: Eric JN Helfrich et al. Interacciones bipartitas, producción de antibióticos y potencial biosintético del microbioma de hoja de Arabidopsis, Nature Microbiology (2018). DOI: 10.1038 / s41564-018-0200-0
Referencia del diario: Nature Microbiology
Proporcionado por: Swiss National Science Foundation
Información de: phys.org
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