Biosíntesis de compuestos defensivos de saponina en pepinos de mar
Las técnicas de minería del genoma han ayudado a explicar cómo los pepinos de mar producen sustancias químicas defensivas que les permiten defenderse de los enemigos en las turbias profundidades.
Los pepinos de mar son un manjar alimenticio en el sur de Asia (*), donde su cultivo es una industria multimillonaria. Las moléculas que producen para defender su nicho ecológico en el fondo del océano son muy apreciadas por sus propiedades medicinales.
Estos curiosos animales marinos producen una categoría de moléculas conocidas como saponinas triterpenoides que están muy extendidas en las plantas, pero raras en los animales.
Hasta ahora, la cuestión de cómo desarrollaron su rara capacidad para producir estas moléculas no ha sido explicada.
Una colaboración de investigación internacional investigó el genoma de los pepinos de mar y los comparó con los de otros equinodermos, como las estrellas de mar y los erizos de mar.
Imagen: Saponinas en los equinodermos.
El análisis mostró que en el pepino de mar faltaba una enzima que se encuentra en todos los reinos de la vida y que produce esteroles, esenciales para construir membranas y hormonas.
En los pepinos de mar, esta función productora de esteroles se había desviado para producir dos nuevos genes en esta familia de enzimas. Usando biología molecular, los investigadores aislaron los genes, los transfirieron a la levadura y analizaron los extractos.
Esto mostró que los genes han adquirido nuevas funciones; uno de ellos produce un tipo alternativo de saponina que el pepino de mar usa para la autodefensa, y el otro produce moléculas que protegen a la criatura de los efectos tóxicos de sus propios químicos.
El análisis químico mostró que estos genes necesarios para la síntesis de compuestos de autodefensa se expresaban más en las capas exteriores del tejido.
La siguiente etapa de esta investigación es encontrar los restantes pasos químicos necesarios para fabricar estos productos químicos potencialmente de alto valor para que puedan producirse utilizando plantas o levaduras de manera más económica y ayuden a conservar los pepinos de mar en sus hábitats naturales.
Las saponinas son productos naturales generalizados, con más de 20.000 informados. Tienen una amplia gama de usos, tradicionalmente como fuente de jabón y más recientemente como adyuvantes de vacunas, agentes espumantes, tratamientos antifúngicos y emulsionantes.
Muchos animales usan toxinas como defensas químicas, generalmente obtenidas de los alimentos o producidas a través de relaciones simbióticas. Los equinodermos, por el contrario, biosintetizan sus propias toxinas.
La profesora Anne Osbourn, líder de grupo en el Centro John Innes y autora correspondiente del estudio, dijo: "Los pepinos de mar son enormemente importantes en Asia como fuente de alimentos que benefician la salud y para las medicinas tradicionales. Entonces, si podemos entender cómo se hacen sus moléculas, podemos hacer estos compuestos de alto valor sin necesidad de triturar pepinos de mar. Podemos hacerlos usando plantas o levadura".
Los hallazgos se han publicado hoy en Nature Chemical Biology: Biosynthesis of saponin defensive compounds in sea cucumbers
(*) Los pepinos de mar también son un manjar en España, son muy apreciados en la Comunidad Valenciana donde se les denomina espardenyes o espardeñas.
