Los péptidos antimicrobianos se pueden producir a partir de desechos agrícolas y son efectivos contra los patógenos, pero seguros para las rizobacterias.
Un grupo de científicos de Tailandia (Facultad de Tecnología Agrícola, Instituto de Tecnología King Mongkut y el Centro Nacional de Ingeniería Genética y Biotecnología, Agencia Nacional de Desarrollo de Ciencia y Tecnología) llaman la atención sobre la tecnología para la producción de pequeños péptidos antimicrobianos para proteger los cultivos. de enfermedades
En su trabajo, publicado en la revista Agronomy 2022 en el portal MDPI, los autores escriben lo siguiente.
“Las enfermedades de las plantas continúan representando una amenaza importante para la seguridad alimentaria. Aunque los avances en la ciencia han llevado a una reducción significativa en la frecuencia y severidad de los brotes, el 20-30% de la producción real se pierde cada año debido a enfermedades de los cultivos. Las enfermedades bacterianas de las plantas son menos comunes que las enfermedades fúngicas o virales, pero también causan enormes pérdidas económicas.
Actualmente, la lucha contra las enfermedades bacterianas de las plantas se basa en agentes químicos, constantemente criticados y cada vez más prohibidos por las autoridades reguladoras. Además, los antibióticos como la estreptomicina y la oxitetraciclina se utilizan para tratar enfermedades bacterianas de las plantas, pero esta práctica permite el desarrollo de resistencia a los antibióticos. Una vez que se encuentra resistencia a los antibióticos en una población de patógenos de plantas, rápidamente se generaliza.
En última instancia, para lograr un control sostenible de los patógenos de las plantas, es necesario desarrollar alternativas eficaces y sostenibles para controlar los patógenos resistentes. Por ejemplo, los materiales no comestibles, como los desechos agrícolas, pueden proporcionar péptidos antimicrobianos (AMP) que son efectivos contra los patógenos bacterianos de las plantas.
Los péptidos antimicrobianos son defensores naturales contra los patógenos invasores y funcionan en los sistemas inmunitarios innatos. Se han encontrado más de 1500 AMP en muchos seres vivos, tanto en eucariotas como en procariotas.
Por lo general, los AMP muestran una amplia actividad contra muchos tipos de organismos, a saber, hongos, bacterias, parásitos y virus; por lo tanto, se clasifican en antifúngicos, antibacterianos, antiparasitarios y antivirales.
La actividad antibacteriana de los péptidos se debe a la composición anfifílica y al alto grado de carga positiva en su estructura. Esta propiedad promueve la unión e incorporación del péptido en la membrana celular bacteriana para crear un poro, provocando así la ruptura de la membrana y la lisis celular.
Se han informado varias familias de AMP en plantas, como defensinas, tioninas, serpientes, proteínas de transferencia de lípidos, ciclotidas y proteínas similares a la heveína. La estructura y actividad de algunos AMP de plantas se registraron en la base de datos PhytAMP.
En general, los péptidos en PhytAMP exhiben con mayor frecuencia actividad antifúngica (51 %), seguida de antibacteriana (33 %) y antiviral (10 %).
El tamaño del péptido es un factor importante que determina la eficacia de los agentes antibacterianos agrícolas.
Los péptidos antimicrobianos sintéticos pequeños (ssAMP), normalmente de menos de diez aminoácidos, pueden ser una alternativa viable, ya que el costo de su síntesis es mucho menor que el costo de producir péptidos largos.
Es importante destacar que las secuencias de ssAMP se pueden seleccionar rápidamente mediante la detección mediante métodos proteómicos mientras se conservan la mayoría de los aspectos funcionales de los AMP nativos.
En este estudio se recolectaron trece muestras de desechos agrícolas, que incluyen paja de arroz, mazorcas, hojas y cáscaras de maíz, caña de azúcar y hojas de bagazo, harina de soya, cáscaras de semillas de maní y desechos de pescado. Sus hidrolizados de proteínas se obtuvieron utilizando pepsina.
Los péptidos de menos de 3 kDa se purificaron mediante cromatografía de fase inversa, cromatografía de intercambio catiónico y fraccionamiento basado en pI y se analizó su actividad contra bacterias fitopatógenas en cada paso. A continuación, se analizaron los péptidos activos en cuanto a mecanismos de acción putativos.
Finalmente, ocho péptidos derivados del bagazo candidatos fueron seleccionados y sintetizados químicamente para un estudio comparativo de la inhibición del crecimiento de bacterias patógenas de plantas y rizobacterias promotoras del crecimiento de plantas (PGPR).
Los tres péptidos sintetizados mostraron una potente actividad contra las bacterias fitopatógenas y también apoyaron el crecimiento de PGPR: rizobacterias, promotores del crecimiento y participantes importantes en el control biológico.
El análisis proteómico mostró que los péptidos PQLAVF (Pro-Gln-Leu-Ala-Val-Phe) y MDRFL (Met-Asp-Arg-Phe-Leu) actúan contra la bacteria que infecta las hojas de los cereales, Xanthomonas oryzae pv. oryzae a través de mecanismos activos en la membrana, mientras que el péptido VQLMNSL (Val-Gln-Leu-Met-Asn-Ser-Leu) actuó contra Pectobacterium carotovorum (causante de la pudrición bacteriana, incluida la necrosis vascular de la remolacha y la pata negra de la patata en cultivos de hortalizas) y Agrobacterium rhizogenes (causa raíces «peludas») a través de mecanismos intracelularmente activos.
Se necesita más investigación para ajustar los péptidos mediante la sustitución de aminoácidos no solo para una actividad más efectiva contra estos y otros patógenos críticos, sino también para una mayor estabilidad de los péptidos cuando se usen en procesos industriales en el futuro”.
Basado en un artículo de un grupo de autores (Titiporn Ditsavanon, Sittiruk Roitrakul, Narumon Faonakrop, Savanya Charoenlappanit, Sirivan Taisakun, Nonglak Parintawong) publicado en el portal www.mdpi.com.
Foto: Dmitri Lukyanov.
