Comparative genome mining of endophytic Aspergillus species reveals conserved biosynthetic gene clusters across multiple hosts
Este estudio presenta el primer análisis genómico comparativo de *Aspergillus fumigatus* y *Aspergillus terreus* endófitos aislados de plantas medicinales iraníes, revelando una alta diversidad de grupos de genes biosintéticos conservados y específicos de cada especie que resaltan su excepcional potencial metabólico para el descubrimiento de productos naturales.
Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Esta es una explicación generada por IA de un preprint que no ha sido revisado por pares. No es consejo médico. No tome decisiones de salud basándose en este contenido. Leer descargo de responsabilidad completo
En lo profundo de los tejidos sanos de las plantas, invisibles al ojo humano, vive un mundo oculto de hongos. Estos no son los mohos que pudren la fruta o los champiñones que salpican el suelo del bosque; son endófitos, residentes microscópicos que viven dentro de una planta sin enfermarla. Durante décadas, los científicos han sospechado que estos huéspedes ocultos son fábricas químicas, que producen compuestos únicos que ayudan a la planta a sobrevivir a la sequía o a defenderse de las plagas. Entre los residentes microscópicos más prolíficos se encuentran especies de Aspergillus, un género de hongos que se encuentra en casi todas partes de la Tierra. Si bien algunos especies de Aspergillus son conocidas por causar enfermedades en humanos o estropear alimentos, otras viven pacíficamente dentro de las plantas, y los investigadores están cada vez más interesados en qué secretos químicos podrían albergar. La gran pregunta es si la planta específica en la que vive un hongo cambia los químicos que produce, o si el hongo posee un conjunto estándar de herramientas químicas independientemente de su hogar. Comprender esta relación es crucial para encontrar nuevas medicinas, ya que muchos fármacos que salvan vidas, desde antibióticos hasta tratamientos para reducir el colesterol, fueron descubiertos originalmente en hongos.
En un estudio reciente, investigadores en Irán se propusieron explorar esta relación observando dos tipos específicos de hongos Aspergillus que se encuentran dentro de tres plantas medicinales diferentes. El equipo se centró en Aspergillus fumigatus y Aspergillus terreus, dos especies conocidas por su capacidad para producir químicos complejos. Recolectaron muestras de las hojas de espina de camello y malvarrosa, así como de las raíces de la artemisia (salt cedar), todas nativas de la región de Azerbaiyán Oriental. Al esterilizar cuidadosamente las superficies de las plantas y cultivar los hongos en el laboratorio, confirmaron que A. fumigatus era un verdadero generalista, encontrado viviendo dentro de las tres plantas diferentes y tanto en hojas como en raíces. En contraste, A. terreus era más selectivo, apareciendo solo en las raíces de la artemisia y en las hojas de la espina de camello, pero completamente ausente de la malvarrosa. Esta diferencia en dónde se encontraban los hongos sugirió que A. fumigatus es altamente adaptable, mientras que A. terreus podría ser más exigente con su huésped.
Para entender por qué estos hongos se comportan de manera diferente, los investigadores recurrieron a una técnica llamada minería de genomas. En lugar de cultivar los hongos para ver qué químicos producen en un plato, observaron directamente los planos genéticos, o genomas, de las dos especies. Utilizaron un programa informático especializado para escanear el ADN en busca de "clústeres de genes biosintéticos". Estos son grupos de genes que trabajan juntos como una línea de ensamblaje de una fábrica para construir compuestos químicos específicos. El análisis reveló una diferencia sorprendente en el potencial de estos dos hongos. El genoma de A. fumigatus contenía 44 de estos clústeres de genes, mientras que A. terreus poseía unos masivos 73. Este alto número para A. terreus se encuentra entre los más altos jamás registrados para un hongo que vive dentro de una planta, lo que sugiere que tiene una capacidad extraordinaria para crear una amplia variedad de compuestos químicos.
Cuando los investigadores compararon los clústeres de genes de las dos especies, encontraron que 15 de ellos eran compartidos por ambos. Estos clústeres comunes probablemente producen herramientas esenciales para la supervivencia, como sideróforos, que son moléculas que ayudan al hongo a captar hierro del entorno de la planta, un nutriente que suele ser escaso. También compartían genes para terpenos, que son químicos volátiles que pueden ayudar con la comunicación o la defensa. Sin embargo, las diferencias fueron igual de importantes. A. fumigatus tenía clústeres de genes únicos para fabricar fumagilina, un compuesto conocido por detener el crecimiento de los vasos sanguíneos, y gliotoxina, que afecta al sistema inmunológico. A. terreus, por otro lado, portaba las instrucciones genéticas específicas para fabricar lovastatina, un famoso fármaco utilizado para reducir el colesterol, así como ácido tereico. El estudio demostró que, si bien ambos hongos comparten un kit de herramientas básico para vivir dentro de las plantas, han evolucionado con especializaciones distintas, con A. terreus pareciendo tener un taller químico mucho más grande y diverso que su contraparte.
Los investigadores también notaron que la ausencia de A. terreus en la planta de malvarrosa podría deberse a las propias defensas químicas de la planta, que podrían inhibir a este hongo específico mientras permiten que el más adaptable A. fumigatus prospere. Aunque el estudio identificó el potencial genético para estos químicos, el autor advirtió que tener los genes no garantiza que el hongo esté fabricando actualmente los compuestos; muchas de estas fábricas genéticas permanecen silenciosas a menos que sean activadas por condiciones específicas. No obstante, los hallazgos confirman que estos hongos endófitos son fuentes ricas de diversidad biológica. Al mapear el potencial genético de los hongos de las plantas medicinales iraníes, el estudio destaca a estos como candidatos prometedores para el futuro descubrimiento de fármacos, ofreciendo un vistazo a la vasta y oculta biblioteca química que las plantas y sus socios microscópicos comparten.
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