Un nuevo compuesto descubierto en cianobacterias termófilas
Los protectores solares naturales protegen la piel de la radiación dañina sin provocar reacciones alérgicas. En un estudio publicado recientemente, un grupo de investigadores descubrió un nuevo compuesto, la hidroximicosporina-sarcosina unida a β-glucosa, que se produce en cianobacterias térmicas bajo estrés por rayos UV-A/UV-B y salinidad.
Este compuesto posee una vía de biosíntesis única, diferente del mecanismo típico de biosíntesis de los aminoácidos similares a las micosporinas (MAA). Este descubrimiento facilita la biotecnología industrial en la producción de compuestos naturales para filtros UV.
Adaptación de las cianobacterias y producción de metabolitos
Las cianobacterias, bacterias fotosintéticas productoras de oxígeno, sobreviven en condiciones extremas. Producen una amplia gama de metabolitos primarios y secundarios para sobrevivir a condiciones ambientales de estrés extremo.
Los aminoácidos similares a la micosporina (MAA) son pequeñas moléculas hidrosolubles producidas por cianobacterias que actúan como compuestos que absorben la radiación ultravioleta (UV). Estos compuestos ofrecen fotoprotección y actúan como antioxidantes al eliminar las especies reactivas de oxígeno (ROS) inducidas por el estrés.
Aunque comparten una estructura básica común, los diferentes compuestos MAA descubiertos hasta la fecha presentan una gran diversidad estructural, lo que también influye en su bioactividad y función.
Descubrimiento y análisis de un nuevo MAA
Ante el creciente riesgo de exposición a la radiación UV dañina y el cáncer de piel, los investigadores se centran en compuestos bioactivos con propiedades fotoprotectoras. Si bien los protectores solares químicos ofrecen la protección deseada, también se asocian con reacciones alérgicas y otros efectos secundarios perjudiciales.
Los MAA son biocompatibles y se consideran seguros para el uso humano, lo que los hace inmensamente importantes para la biotecnología sustentable y la producción a gran escala de protectores solares naturales.
En un nuevo estudio, un equipo de investigadores dirigido por el profesor Hakuto Kageyama de la Universidad Meijo y el profesor Rungaroon Waditee-Sirisattha de la Universidad Chulalongkorn ha descubierto una nueva molécula de MAA a partir de cianobacterias termales que habitan en fuentes termales de Tailandia. El descubrimiento también contribuye a comprender las estrategias de supervivencia de estas cianobacterias, sobreviviendo a condiciones ambientales extremas.
Imagen: Un nuevo compuesto natural sintetizado por una cianobacteria termófila, la especie Gloeocapsa, presenta una triple modificación química que contribuye a sus propiedades estructurales y funcionales únicas. Gracias a su protección UV y sus propiedades antioxidantes, este compuesto puede utilizarse para el desarrollo de protectores solares ecológicos y fórmulas antienvejecimiento. Crédito: Profesora Rungaroon Waditee-Sirisattha de la Universidad de Chulalongkorn.
"Comprender la biosíntesis sensible al estrés en cianobacterias extremófilas podría acelerar la biotecnología industrial para la producción natural de pigmentos y antioxidantes", menciona el profesor Kageyama al hablar sobre la motivación del estudio.
El equipo aisló ocho cepas de cianobacterias termófilas del manantial termal de Bo Khlueng, en la provincia de Ratchaburi, Tailandia. En un experimento, la cepa BRSZ de la especie Gloeocapsa produjo un nuevo compuesto absorbente de rayos UV en respuesta a la exposición a rayos UV-A y UV-B.
Este compuesto, identificado como hidroximicosporina-sarcosina unida a β-glucosa (GlcHMS326), se analizó más a fondo para comprender detalladamente su estructura y mecanismo funcional.
Este nuevo compuesto experimenta triples modificaciones químicas (glicosilación, hidroxilación y metilación), no descritas previamente en MAA derivados de cianobacterias. El análisis genético demostró que estas cianobacterias poseen una rama única de genes asociada con estas modificaciones.
La producción de GlcHMS326 está fuertemente inducida por la radiación UV-A y UV-B y el estrés salino. Curiosamente, aunque las cianobacterias provienen de manantiales de agua caliente, esta producción particular de MAA no está asociada con el estrés térmico.
Importancia funcional y posibles aplicaciones
Las modificaciones químicas del GlcHMS326 contribuyen a sus propiedades estructurales y funcionales únicas. La metilación puede mejorar la estabilidad, la absorción de rayos UV y la capacidad antioxidante de los compuestos MAA.
Imagen: Descubrimiento de un nuevo protector solar natural a partir de cianobacterias termófilas con una vía biosintética potencialmente única y su respuesta transcripcional al estrés ambiental. Science of The Total Environment (2025). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.181006
Se ha propuesto que la glicosilación de los MAA mejora su estabilidad y favorece la fotoprotección y la defensa antioxidante. Este compuesto muestra una mayor capacidad de eliminación de radicales libres en comparación con los MAA convencionales, lo que sugiere que la estructura derivatizada de GlcHMS326 contribuye a su mayor potencial antioxidante.
Los hallazgos de este estudio contribuyen a comprender cómo las cianobacterias que viven en ambientes extremos han desarrollado vías metabólicas únicas para producir una sustancia natural especial que absorbe la radiación UV. Esta MAA única desempeña un papel fundamental en la tolerancia al estrés abiótico de las especies de Gloeocapsa y probablemente cumple múltiples funciones en esta cianobacteria termófila.
Destacando la importancia del estudio, la profesora Waditee-Sirisattha menciona: "Las cianobacterias se consideran únicas en el mundo microbiano. Nuestro reciente estudio subraya que las cianobacterias extremófilas no solo son importantes desde el punto de vista ecológico, sino que también representan un área clave de investigación para múltiples disciplinas".
La importancia de este compuesto radica en su diversa funcionalidad y el potencial para una producción sostenible a gran escala utilizando las "biofábricas" de cianobacterias.
Este compuesto puede utilizarse como alternativa a ciertos filtros UV sintéticos que generan preocupación ambiental, lo que impulsa el desarrollo de protectores solares ecológicos. Su actividad antioxidante también sugiere posibles aplicaciones en formulaciones antienvejecimiento, de cuidado de la piel y farmacéuticas.
"Este descubrimiento nos recuerda que la naturaleza aún guarda muchas sorpresas químicas. Las cianobacterias extremófilas revelan moléculas poco comunes que pueden inspirar nuevas direcciones en la ciencia básica y la biotecnología sostenible", concluye el profesor Kageyama.
El estudio se publicó en Science of The Total Environment el 20 de diciembre de 2025: Discovery of a novel natural sunscreen from thermophilic cyanobacteria with a potentially unique biosynthetic pathway and its transcriptional response to environmental stresses
