Un nuevo estudio demuestra cómo las plantas de la familia de las solanáceas producen compuestos farmacéuticamente valiosos y cómo esta biosíntesis está regulada epigenéticamente.
por la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich
Las plantas son expertas en producir una gran variedad de sustancias químicas para protegerse de los animales y los patógenos. Entre los cientos de miles de compuestos botánicos, muchos son interesantes para la salud humana debido a sus propiedades medicinales. Muchas plantas de la familia de las solanáceas, por ejemplo, forman los llamados withanólidos, un grupo diverso de esteroides con propiedades beneficiosas para la salud. Sin embargo, se han realizado pocas investigaciones sobre la biosíntesis y la regulación de estos compuestos.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Claude Becker, genetista de la Facultad de Biología de la LMU, ha descubierto un grupo de genes responsable de la producción de withanólidos en la uchuva (Physalis grisea). El estudio, publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences , fue una colaboración con socios del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas en Golm y la Universidad de Hohenheim.
«En estos grupos de genes, los genes que codifican las enzimas que coordinan los pasos subsiguientes en una ruta biosintética están organizados muy cerca unos de otros», explica Becker. «Esto garantiza que se regulen y se hereden juntos».
En el caso del grupo de withanólidos, el equipo encontró una duplicación en el genoma, por lo que las dos unidades resultantes se organizan en dos dominios funcionalmente separados. Mientras que uno está activo solo en la raíz de la planta, el otro lo está en los tejidos superficiales.
«Lo que nos sorprendió es que la separación y organización de las dos unidades parece estar regulada epigenéticamente», afirma Becker. Por tanto, las dos versiones del grupo difieren en la estructura local y en las modificaciones químicas del ADN. Los investigadores creen que esta separación permite a la planta producir defensas químicas ligeramente diferentes en sus tejidos superficiales y subterráneos.
A través de la genómica comparativa , el equipo también pudo demostrar que, si bien la duplicación del grupo de genes withanólidos es específica de la subfamilia Physalis y sus parientes cercanos, el grupo en sí está altamente conservado en toda la familia de las solanáceas, pero ausente en el género que contiene el tomate y la papa.
«Nuestro estudio proporciona los primeros conocimientos sobre la producción del diverso y multifuncional grupo de metabolitos de los withanólidos, un primer paso esencial para el posible desarrollo de pesticidas alternativos derivados y nuevas terapias», concluye Becker.
Más información: Santiago Priego-Cubero et al, Subfuncionalización y regulación epigenética de un grupo de genes biosintéticos en Solanaceae, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2420164122
