Una nueva investigación ha descubierto el secreto de cómo las plantas producen limonoides, una familia de sustancias químicas orgánicas valiosas que incluyen insecticidas amigables con las abejas y tienen potencial como medicamentos contra el cáncer.
por el Centro John Innes
El equipo de investigación, una colaboración entre el Centro John Innes y la Universidad de Stanford, utilizó métodos innovadores para revelar la ruta biosintética de estas moléculas útiles, que son producidas por ciertas familias de plantas , incluidas la caoba y los cítricos.
En el estudio, que aparece en Science , el equipo de investigación del Centro John Innes usó herramientas genómicas para mapear el genoma de Chinaberry (Melia azedarach), una especie de caoba, y combinó esto con análisis molecular para revelar las enzimas en la vía biosintética.
“Al encontrar las enzimas necesarias para producir limonoides, hemos abierto la puerta a una fuente de producción alternativa de estos valiosos productos químicos”, explicó la Dra. Hannah Hodgson, coautora del artículo y científica postdoctoral en el Centro John Innes.
Hasta ahora, los limonoides, un tipo de triterpeno, solo podían producirse mediante extracción a partir de material vegetal .
El Dr. Hodgson explicó: “Sus estructuras son demasiado complicadas para hacerlas de manera eficiente mediante síntesis química. Con el conocimiento de la vía biosintética, ahora es posible usar un organismo huésped para producir estos compuestos”. ella añadió.
Armados con la vía biosintética completa, los investigadores ahora pueden producir los productos químicos en plantas huésped de uso común, como Nicotiana benthamiana. Este método puede producir mayores cantidades de limonoides de una manera más sostenible.
Aumentar el suministro de limonoides podría permitir un uso más generalizado de azadiractina, el limonoide antiinsectos obtenido del árbol de neem y utilizado en la protección de cultivos comerciales y tradicionales. La azadiractina es una opción eficaz, de degradación rápida y amigable con las abejas para la protección de cultivos, pero no se usa ampliamente debido al suministro limitado.
El equipo creó dos limonoides relativamente simples, azadirona de Chinaberry y kihadalactona A de cítricos, y cree que los métodos utilizados aquí ahora se pueden aplicar como modelo para hacer triterpenos más complicados.
El equipo de John Innes utilizó herramientas genómicas para ensamblar un genoma a nivel cromosómico para Chinaberry (Melia azedarach), dentro del cual encontraron los genes que codifican 10 enzimas adicionales necesarias para producir el precursor de azadiractina, azadirona. Paralelamente, el equipo que trabaja en Stanford pudo encontrar las 12 enzimas adicionales necesarias para producir khidalactona A.
La expresión de estas enzimas en N. benthamiana permitió su caracterización, con la ayuda de cromatografía líquida – espectrometría de masas (LC-MS) y espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), tecnologías que permiten el análisis de muestras a nivel molecular.
La profesora Anne Osbourn, líder de grupo en el Centro John Innes y coautora del estudio, dijo: “Las plantas producen una amplia variedad de metabolitos especializados que pueden ser útiles para los humanos. Apenas estamos comenzando a comprender cómo las plantas producen sustancias químicas complejas”. como limonoides. Antes de este proyecto, su biosíntesis y las enzimas involucradas eran completamente desconocidas; ahora la puerta está abierta para futuras investigaciones para aprovechar este conocimiento, que podría beneficiar a las personas de muchas maneras”.
Otro ejemplo de un limonoide de alto valor que el equipo espera producir es el candidato a fármaco anticancerígeno nimbolide; este trabajo podría permitir un acceso más fácil a los limonoides como la nimbolida para permitir un estudio más profundo. Además de producir productos conocidos como nimbolide, el equipo de investigación dice que la puerta puede abrirse para comprender nuevas actividades para los limonoides que aún no se han investigado.
Más información: Ricardo De La Peña et al, Complex scaffolding remodeling in plant triterpene biosíntesis, Science (2023). DOI: 10.1126/ciencia.adf1017 . www.science.org/doi/10.1126/science.adf1017
