control de la producción de metabolitos secundarios en hongos

CONTROL DE LA PRODUCCIÓN DE METABOLITOS SECUNDARIOS EN
HONGOS COMO CONTAMINANTES DE GRANOS EN EL BIOCONTROL
Resumen ejecutivo
Así como hay especies de hongos de los géneros Aspergillus, Rhizoctonia,
Pythium, Phytophtora, Fusarium, Magnaporthe y Penicillium, que generan
grandes pérdidas a la agricultura nacional porque parasitan cultivos y
contaminan los granos con micotoxinas altamente tóxicas (como las
aflatoxinas y las fumonicinas en el caso del maíz, y las acratoxinas, en el del
café), hay hongos benéficos que se usan como agentes biocontroladores de
insectos y hongos nocivos; tal es el caso de Trichoderma, que produce
distintos antibióticos importantes para atacar a los hongos fitopatógenos y
ejercer así su acción biocontroladora.
La destinataria de este estudio es la comunidad científica. En este proyecto los
científicos caracterizaron el gen CfwA en Aspergillius nidulans, cuya mutación
afecta la síntesis de pigmentos, micotoxinas y antibióticos, e identificaron
genes (aclA) que regulan sólo uno de esos procesos.
Generaron o identificaron cepas de A. nidulans que están afectadas en la
producción de micotoxinas y metabolitos secundarios, y purificaron e
identificaron varios metabolitos secundarios de A. nidulans.
La investigación giró en torno a cuatro objetivos: a) definir los factores que
determinan la especificidad de la enzima CfwA (llamada también NpgA), con
base en la caracterización genética y bioquímica detallada de distintos alelos
de cfwA, sus supresores y genes relacionados; b) caracterizar los metabolitos
secundarios de A. nidulans derivados de los PKS, NRPS y FAS, usando como
herramienta las mutantes cfwA condicional y otros mutantes regulatorios
afectados en la producción de micotoxinas y/o antibióticos; c) caracterizar los
patrones de expresión de genes involucrados en el metabolismo secundario,
generando microarreglos genéticos y usando mutantes regulatorias afectadas
en la represión catabólica por carbono, nitrógeno, cfwA y aclA; y d) establecer
el papel de los metabolitos secundarios en el control biológico de Trichoderma
virens, a través de la clonación del gen homólogo de cfwA, la generación in
vitro de alelos termosensibles, truncados y con mutaciones supresoras
intragénicas, la obtención de cepas de T. virens con estos alelos y la
evaluación de su potencial como agente de biocontrol.
Demanda o problemática que atiende
Control de la producción de los metabolitos secundarios, tanto dañinos como
útiles. Para tal fin se conjuntaron las experiencias de varios grupos de
investigadores con el fin de estudiar la regulación global de la producción de
metabolitos secundarios derivados de policétidos (PKS), aminoácidos (NRPS) y
ácidos grasos (FAS) en A. nidulans, así como el papel de dichos metabolitos en
el control biológico por Trichoderma virens.
Resultados obtenidos y/o descripción. Características de la tecnología
generada
El estudio del metabolismo secundario del genoma Aspergillus nidulans es
indispensable para comprender y actuar sobre el crecimiento y la diferenciación
celular de este hongo, que además está relacionada con funciones tan
importantes como la reproducción asexual.
Los resultados permitirán entender gran parte del metabolismo secundario de
A. nidulans y otros hongos. Este conocimiento será importante para desarrollar
estrategias que permitan manipular el metabolismo secundario en A. Nidulans,
el agente de biocontrol T. virens y otros hongos.
De manera puntual, este conocimiento permitirá: a) evaluar el potencial de
CfwA como blanco para la inhibición generalizada del metabolismo secundario
en los hongos; b) elucidar la estructura química de diversos metabolitos
secundarios y sus posibles vías de síntesis; c) determinar los patrones de
expresión de múltiples genes del metabolismo secundario y las posibles
conexiones entre ellos y varios reguladores transcripcionales globales, y d)
establecer el papel y posiblemente manipular el metabolismo secundario de T.
virens con fines de control biológico.
Impactos
A futuro se puede utilizar el conocimiento derivado de este proyecto para
patentar ideas sobre procesos que permitan hacer escrutinios masivos de
bibliotecas químicas.
Los resultados del estudio apoyan la idea de que la PPTasas tipo CfwA son un
buen blanco para diseñar agentes antimicóticos y que su eliminación es una
herramienta muy poderosa para evaluar el papel del metabolismo secundario
en distintos hongos, aun sin conocer la identidad de los metabolitos
involucrados.
Es razonable esperar que las mutantes y los enfoques que derivan de este
proyecto serán herramientas poderosas para explorar el vasto mundo del
metabolismo secundario, así como diversos hongos de importancia agrícola y
comercial.
Costos estimados de la aplicación de los resultados y/o tecnología generada
Los costos de producción que puedan resultar de emplear estos avances no
pueden ser cuantificados, en tanto que son parte de un proceso científico.
Ámbito de aplicación
El ámbito de aplicación de esta investigación es la comunidad científica
nacional e internacional.
Información adicional o comentario
Los investigadores señalan que resultados encontrados cuestionan la
interpretación original de la mutación npgA1 (alélica de cfwA2) y sugieren que
la región caboxilo terminal de CfwA es esencial para su actividad. Se planea
generar una mutante con el gen cfwA deletado, introducir en su cepa los alelos
cfwA truncados y demostrar si son capaces o no de resistir parte de la función
CfwA.
Clave del proyecto: SAGARPA 2002-C01-1713
Sistema Producto y/o línea estratégica de atención: biocontrol en granos
Investigador: doctor JESÚS AGUIRRE LINARES
Institución: Instituto de Fisiología Celular de la UNAM, teléfono (5255) 5622
5651, fax: (5255) 5622 5630, correo electrónico: [email protected]