SAN DIEGO, 20 de marzo de 2022 — Suaves e inmóviles, las esponjas marinas pueden parecer lentas, pero estos simples animales tienen una gran riqueza química. A partir de ellos, los científicos han descubierto muchos compuestos biológicamente activos, algunos de los cuales se han convertido en medicamentos. Sin embargo, todas estas pequeñas moléculas en realidad provienen de bacterias que viven en estos animales. Ahora, una nueva investigación ha descubierto una excepción. Hoy, los científicos informan que las propias esponjas, no sus microbios residentes, producen al menos un grupo prometedor de compuestos.

SAN DIEGO, 20 de marzo de 2022 — Suaves e inmóviles, las esponjas marinas pueden parecer lentas, pero estos simples animales tienen una gran riqueza química. A partir de ellos, los científicos han descubierto muchos compuestos biológicamente activos, algunos de los cuales se han convertido en medicamentos. Sin embargo, todas estas pequeñas moléculas en realidad provienen de bacterias que viven en estos animales. Ahora, una nueva investigación ha descubierto una excepción. Hoy, los científicos informan que las propias esponjas, no sus microbios residentes, producen al menos un grupo prometedor de compuestos.

Los investigadores presentan sus hallazgos hoy en la reunión de primavera de la American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2022 es una reunión híbrida que se llevará a cabo del 20 al 24 de marzo, virtual y en persona, con acceso a pedido del 21 de marzo al 8 de abril. La reunión presenta más de 12,000 presentaciones sobre una variedad de temas científicos.

Las moléculas en cuestión son un tipo de terpeno, compuestos que están muy extendidos en la naturaleza y que a menudo tienen aromas distintivos. El descubrimiento de que las esponjas las hacen ellas mismas representa un «cambio estacional» en el campo, dice Bradley Moore, Ph.D., investigador principal del estudio.

«Si este animal produce este pequeño y loco terpeno, ¿qué más producen los animales?», dice Moore. «Creo que esto abre la puerta a un nuevo énfasis en los animales como recipientes para el descubrimiento de fármacos».

Las esponjas para este proyecto no tienen que viajar muy lejos. El Laboratorio Moore está ubicado en la Institución Scripps de Oceanografía de la Universidad de California, San Diego, en un edificio en el paseo marítimo de La Jolla. Esta proximidad significa que los especímenes frágiles pasan menos tiempo en tránsito y los investigadores pueden alojarlos en tanques llenos de su agua de mar nativa.

Los investigadores han buscado durante mucho tiempo sustancias químicas potencialmente valiosas de fuentes naturales, muchas de las cuales se han desarrollado aún más en medicamentos, incluidos antibióticos, antivirales y terapias contra el cáncer. Cuando los científicos comenzaron a aislar fármacos potenciales de las esponjas, asumieron que los animales estaban elaborando los compuestos por sí mismos. Sin embargo, la tecnología de secuenciación del ADN finalmente ha demostrado que, al igual que los humanos, las esponjas comparten sus cuerpos con legiones de microbios y estas criaturas unicelulares son los químicos talentosos. Desde entonces, las bacterias se han convertido en un foco importante para los científicos que buscan compuestos naturales potentes.

Un análisis genético realizado por Kayla Wilson, Ph.D. Estudiante en el laboratorio de Moore, sugiere que las esponjas, al igual que sus habitantes microbianos, pueden producir moléculas biológicamente activas que también podrían ser útiles para los humanos.

Los terpenos que estudió de las esponjas son únicos en comparación con los de otros organismos porque contienen nitrógeno. También parecen prometedores desde la perspectiva del descubrimiento de fármacos: desde entonces, los estudios han demostrado que algunos tienen propiedades antipalúdicas modestas.

Aunque estos compuestos ya eran bien conocidos, nadie había examinado las secuencias genéticas responsables de su fabricación, un esfuerzo que pudo identificar al organismo responsable. Para encontrar estas instrucciones biológicas y ver a cuál pertenecían, Wilson recolectó la esponja local que forma terpenos Axinella – un timbre muerto, dice, para el plato del restaurante chino Orange Chicken.

En la sopa de ADN microbiano y de esponja extraída de la esponja, buscó secuencias que codifican instrucciones para la terpeno sintasa, una enzima responsable de un paso crucial en la producción de terpenos. Con la ayuda de otro trabajador de laboratorio que había estudiado la misma enzima en el coral, identificó estos genes. Cuando los encontró, quedó claro a qué organismo pertenecían. «Cuando observamos el ADN circundante de esta terpeno sintasa, encontramos que había muchas características que sugerían que estos genes procedían del mismo animal esponja», dice.

El trabajo adicional en el laboratorio del postdoctorado Vikram Shende, Ph.D., se centra en descubrir nuevos compuestos de las esponjas locales de San Diegan.

Él y dos de los estudiantes del laboratorio, Vivian Lin y Samantha Hanauer, extrajeron compuestos de 13 especies de esponjas locales que cultivan en acuarios. Al probar la actividad biológica de los extractos de esponja, el equipo identificó péptidos que contienen bromo Cliona Esponjas que inhibieron el crecimiento de bacterias en experimentos. Los investigadores están trabajando actualmente para determinar la estructura molecular de estos péptidos y cómo inhiben las bacterias, información que ayudará a determinar si los compuestos tienen potencial para su uso como antibióticos. Todavía no está claro si estas moléculas están hechas por las esponjas o por sus bacterias residentes.

«Esa es la pregunta del millón de dólares que queremos responder», dice Shende, quien presentará la investigación del laboratorio en la reunión. «Con suerte, determinar el origen genético de estas moléculas nos dará una idea de su propósito en su entorno natural».

Los investigadores reconocen el apoyo y la financiación de la Beca de Investigación de Graduados de la Fundación Nacional de Ciencias, el Premio del Servicio Nacional de Investigación Ruth L. Kirschstein de los Institutos Nacionales de Salud y el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales.

El lunes 21 de marzo a las 10:00 a. m., hora del este, se publicará una rueda de prensa grabada sobre el tema. www.acs.org/acsspring2022briefings.

ACS Spring 2022 será un evento obligatorio de inmunización y máscara recomendada para todos los asistentes, expositores, proveedores y empleados de ACS que planeen asistir en persona en San Diego, California. La información detallada sobre el requisito y todas las medidas de seguridad de ACS se puede encontrar en el sitio web de ACS.

La American Chemical Society (ACS) es una organización sin fines de lucro establecida por el Congreso de los Estados Unidos. La misión de ACS es promover la empresa química en general y sus profesionales por el bien de la tierra y de toda su gente. La Sociedad es líder mundial en la promoción de la excelencia en la educación científica y en el acceso a la información y la investigación relacionadas con la química a través de sus diversas soluciones de investigación, revistas revisadas por pares, conferencias científicas, libros electrónicos y revistas de noticias semanales. Noticias de química y tecnología.. Las revistas de ACS se encuentran entre las más citadas, confiables y ampliamente leídas en la literatura académica; Sin embargo, la propia ACS no realiza ninguna investigación química. Como líder en soluciones de información científica, su división CAS trabaja con innovadores globales para acelerar los avances seleccionando, conectando y analizando el conocimiento científico mundial. Las oficinas principales de ACS están en Washington, DC y Columbus, Ohio.

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Nota para los periodistas: informe que esta investigación se presentó en una reunión de la American Chemical Society.

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Potencial biosintético de las esponjas locales de San Diego

resumen
Las esponjas marinas son fuentes increíbles de compuestos naturales estructuralmente diversos y biológicamente activos. El desarrollo de metabolitos secundarios aislados de esponjas en fármacos aprobados por la FDA está muy extendido, con ejemplos representativos como el nucleósido antiviral vidarabina y el potente fármaco anticancerígeno mesilato de eribulina, utilizados para tratar el cáncer de mama metastásico en etapa tardía. A pesar de estas historias de éxito, la industria farmacéutica ha retrasado sus esfuerzos para identificar los compuestos bioactivos de las esponjas debido a los desafíos relacionados con el abastecimiento sostenible de materias primas para la extracción, la modificación química de arquitecturas complicadas y la falta general de precedentes sobre cómo las esponjas ensamblan estos metabolitos secundarios en gran parte abandonados. Las zonas intermareales y submareales de San Diego albergan una diversidad taxonómica de esponjas increíblemente rica y brindan una oportunidad única para aplicar enfoques genómicos y metabolómicos modernos para identificar andamios bioactivos novedosos y descifrar su origen biosintético. Perfilamos más de 20 especies de esponjas nativas de San Diego con conectividad molecular clásica y basada en rasgos y estudiamos la variación de simbiontes microbianos a través de phyla utilizando métodos independientes y dependientes de la cultura. Nuestro acceso a muestras locales frescas nos permitió identificar una variedad de compuestos bioactivos novedosos y nuevos conocimientos sobre su origen genético y su papel ambiental en las interacciones huésped-microbio.




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