El gen clave contra las micotoxinas

El ‘paramyrothecium roridum’ es un tipo de un hongo que puede causar la enfermedad de la mancha foliar en cultivos hortícolas y produce además una serie de toxinas que se conocen como trichotecemos macrocíclicos las cuales pueden infectar múltiples cultivos agrícolas provocando enfermedades que ocasionan graves daños en estas plantaciones. Una investigación de la Universidad de León (ULE) ataja esta problemática con la identificación de un gen clave para evitar estos daños causados por las micotoxinas.

Concretamente, existen al menos cuatro tipos de estas toxinas denominadas trichotecenos que son producidas por diferentes especies de hongos, pero todas cuentan con la misma estructura central.

En el caso de las micotoxinas producidas por el ‘paramyrothecium roridum’ estas además presentan un anillo macrocíclico en su estructura que determina el grado de toxicidad de este compuesto, volviendo más complicado el estudio para evitar esos efectos dañinos.

Desde la ULE cuentan con una trayectoria muy larga, cerca de veinte años, estudiando esta producción de micotoxinas. Comenzaron estudiando aquellos tipos de hongos que producen compuestos que son importantes desde el punto de vista industrial, por ejemplo, para la producción de antibióticos o penicilina, y una de las líneas que desarrollaron fue la destinada al análisis de los trichotecenos, ya que estas «son toxinas muy relevantes porque contribuyen a enfermedades en cultivos tan fundamentales como el trigo, el maíz, la cebada, etc.», explica el catedrático de Microbiología de la ULE, Santiago Gutiérrez Martín, que lideró esta investigación.

Dichas micotoxinas o trichotecemos se dividen en dos grandes grupos, las simples, que tienen una estructura química más sencilla, y las complejas, también llamadas trichotecemos macrocíclicos, cuya estructura cuenta con este anillo macrocíclico grande.

La biosíntesis de estas toxinas simples «lleva siendo estudiada muchos años y está muy bien caracterizada, se conoce muy bien, pero lo que no estaba siendo estudiado o no se había conocido porque era muy complejo, era la biosíntesis de los macrocíclicos. Por ello, nosotros lo que hemos descrito en este trabajo son genes específicamente implicados en la síntesis de ese macrociclo».

El estudio, desarrollado casi en su totalidad en el Campus de Ponferrada de la ULE se centró en realizar análisis genómicos, transcriptómicos, metabólicos y de deleción de genes. Con ello han descubierto que cuando se eliminan ciertos genes y no se produce el macrociclo, la toxicidad de estos compuestos se reduce muy notablemente.

Dicho gen es el TRI24, que han podido demostrar que resulta necesario para la formación del anillo macrocíclico durante la biosíntesis de estos compuestos y mediante ensayos permitieron comprobar síntomas de enfermedad menos graves en el frijol común y en plantas de tomate, así como una menor actividad antifúngica que su cepa progenitora de tipo silvestre.

«Este es un paso importante en la reducción de la toxicidad de estos compuestos y, de alguna manera, proteger mejor los cultivos. De hecho, en este momento, uno de los proyectos que tenemos en marcha, financiado con el Ministerio, es precisamente para encontrar bacterias que reduzcan la toxicidad de estos compuestos. Y la vía que nosotros hemos encontrado resulta más interesante para conseguirlo», añade.

Los efectos de esta toxina no se limitan solo a la planta en sí, sino que cuando los trichotecemos acceden a los alimentos provocan daños en los animales mediante los piensos contaminados, pero también en el ser humano. Estos compuestos «producen muchas manifestaciones y síntomas característicos, afectando al aparato digestivo, al sistema inmunitario, al sistema nervioso…».

«Por eso es un tema que nos interesó especialmente, ya que es de gran interés industrial debido a que primero se producen pérdidas económicas, al contribuir a la destrucción de cultivos y la pérdida de los alimentos; pero, además, cuando consiguen acceder a la cadena alimentaria, pueden producir daños en animales y en las personas», incide.

Este trabajo, de importante relevancia para el sector, se ha extendido durante un periodo largo de tiempo, ya que tras realizar la investigación básica en la que identificaron y eliminaron ese gen tuvieron que esperar un año y medio para que las técnicas estuvieran bien desarrolladas y poder cuantificar estos compuestos. «Estas toxinas son muy difíciles de medir».

Para su elaboración han contado con la colaboración de cuatro investigadores de un laboratorio de Estados Unidos formando un equipo multinacional de especialistas en química, bioinformáticos, especialistas en biología molecular, en medicina… con los que continúan trabajando para la siguiente fase del proyecto que pasa por estudiar la implicación de otro gen en la toxicidad de estos hongos.

«Cuando consigues caracterizar un gen que nadie sabía para qué sirve y describir sus características y su funcionalidad es un éxito, pero luego tienes que ir a por otros objetivos. La determinación de cómo funciona este gen es un granito de arena, y ahora nuestro interés ahora es, una vez conocidas las toxinas, conocidas sus características, conocidos los genes, buscar cómo conseguir detoxificarlas, cómo conseguir neutralizarlas, de alguna manera y eliminar estos compuestos para conseguir que no sean perjudiciales ni para los cultivos ni para el consumidor».