Como cualquiera que haya asistido alguna vez a un cóctel puede decirle, deshacerse de las inhibiciones lo hace más hablador y posiblemente más propenso a divulgar secretos. hongosresulta que no son diferentes de los humanos en este aspecto.
Hongos – foto ilustrativa. Crédito de la imagen: Pixabay (licencia de Pixabay gratis)
Usando un enfoque que modifica simultáneamente múltiples sitios en los genomas fúngicos, Universidad de arroz ingeniero quimico y biomolecular Xue Jerez Gao y los colaboradores persuaden a los hongos para que revelen sus secretos mejor guardados, acelerando el ritmo del descubrimiento de nuevos fármacos.
Es la primera vez que la técnica, multicine edición base (MBE), se ha implementado como una herramienta para la extracción de genomas fúngicos para compuestos médicamente útiles. En comparación con la edición de un solo gen, la plataforma MBE reduce el tiempo de investigación en más del 80 % en entornos experimentales equivalentes, de un estimado de tres meses a aproximadamente dos semanas.
Los hongos y otros organismos producen pequeñas moléculas bioactivas como la penicilina para protegerse de los agentes patógenos. Estas productos naturales bioactivos (NP) se pueden utilizar como fármacos o como planos moleculares para diseñar nuevos fármacos.
Utilizando la tecnología MBE, el laboratorio gao en lo de arroz Escuela de Ingeniería de Brown indujo hongos a producir significativamente más compuestos naturales, incluidos algunos previamente desconocidos para la comunidad científica.
El estudio se publica en el Journal of the American Chemical Society.
La edición básica se refiere al uso de CRISPRherramientas basadas en el fin de modificar un peldaño en la escalera espiral de ADN conocido como un Base par. Anteriormente, las modificaciones genéticas mediante la edición de bases tenían que llevarse a cabo de una en una, lo que hacía que el proceso de investigación requiriera más tiempo. “Creamos una nueva maquinaria que permite que la edición base funcione en múltiples sitios genómicos, de ahí el ‘multiplex’”, dijo Gao.
Gao y su equipo probaron por primera vez la eficacia de su nueva plataforma de edición de bases enfocándose en los genes que codifican el pigmento en una cepa fúngica conocida como Aspergillus nidulans. La efectividad y la precisión de las ediciones del genoma habilitadas para MBE fueron fácilmente visibles en el cambio de color que mostraron las colonias de A. nidulans.
“Para mí, el genoma fúngico es un tesoro”, dijo Gao, refiriéndose al importante potencial médico de los compuestos derivados de hongos. “Sin embargo, en la mayoría de las circunstancias, los hongos se ‘mantienen solos’ en el laboratorio y no producen las pequeñas moléculas bioactivas que buscamos. En otras palabras, la mayoría de los genes o grupos de genes biosintéticos que nos interesan son ‘crípticos’, lo que significa que no expresan todo su potencial biosintético.
“Los factores genéticos, epigenéticos y ambientales que instruyen a los organismos para que produzcan estos compuestos médicamente útiles son extremadamente complicados en los hongos”, dijo Gao. Habilitado por la plataforma MBE, su equipo puede eliminar fácilmente varios de los genes reguladores que restringen la producción de pequeñas moléculas bioactivas. “Podemos observar los efectos sinérgicos de eliminar aquellos factores que silencian la maquinaria biosintética”, dijo.
Desinhibidas, las cepas de hongos modificadas producen más moléculas bioactivas, cada una con sus propios perfiles químicos distintos. Cinco de los 30 NP generados en un ensayo eran compuestos nuevos, nunca antes informados.
“Estos compuestos podrían ser antibióticos útiles o medicamentos contra el cáncer”, dijo Gao. “Estamos en el proceso de averiguar cuáles son las funciones biológicas de estos compuestos y estamos colaborando con grupos de la Facultad de Medicina de Baylor en el descubrimiento de fármacos farmacológicos de moléculas pequeñas”.
Financiado por cinco años Beca de los Institutos Nacionales de Salud, la investigación de Gao sondea los genomas fúngicos en busca de grupos de genes que sinteticen NP. “Aproximadamente el 50% de los medicamentos clínicos aprobados por la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. son NP o derivados de NP”, y las NP derivadas de hongos “son una fuente farmacéutica esencial”, dijo. Penicilina, lovastatina y ciclosporina son algunos ejemplos de fármacos derivados de NP fúngicas.
Gao, profesor asistente de derecho de ingeniería química y biomolecular de TN y profesor asistente de bioingeniería y química, es un destinatario de 2022 de la prestigiosa Premio a la CARRERA de la Fundación Nacional de Ciencias. Los descubrimientos previos de su laboratorio incluyen un hongo biocatalizador que los fabricantes de medicamentos pueden usar para controlar la estructura 3D de una molécula y una herramienta para detectar ARN del SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19.
Los Institutos Nacionales de Salud (GM138207) y la Fundación Robert A. Welch (C-1952) apoyaron la investigación.
Fuente: Universidad de arroz
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