Los arrecifes de coral albergan una increíble diversidad de vida, tanto las criaturas marinas que podemos ver como la vida microbiana que no podemos. Estos organismos generan una enorme cantidad de moléculas a medida que ingieren alimentos, fotosintetizar, reproducirse y protegerse de las infecciones. Los investigadores han identificado varias moléculas derivadas de los arrecifes de coral con propiedades medicinales, como secosteroides, que son compuestos esteroides utilizados para tratar trastornos inflamatorios; o el compuesto químico briostatina 1, derivado de un habitante de un arrecife de coral invertebrado conocido como briozoos y que está siendo evaluado como tratamiento para la enfermedad de Alzheimer.

Sin embargo, la ciencia desconoce muchos miles más de moléculas de arrecifes de coral con potencial medicinal. Un estudio dirigido por biólogos de la Universidad Estatal de San Diego describe un nuevo método prometedor para evaluar la producción molecular de la vida del arrecife en busca de propiedades químicas importantes. lo que podría facilitar la identificación de la próxima generación de medicamentos derivados de los arrecifes de coral y comprender mejor la diversidad de moléculas que se encuentran en el océano.

"Sabemos qué son tan pocas de estas moléculas y qué hacen, "dijo el autor principal del artículo, Aaron Hartmann, un biólogo postdoctoral con un doble cargo en SDSU y el Smithsonian Institution. "Ese es un gran obstáculo para el desarrollo de fármacos terapéuticos derivados de ellos".

Hartmann dirigió el estudio junto con el biólogo de SDSU Forest Rohwer y sus colegas de la Universidad de California. San Diego; la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica; el Laboratorio Europeo de Biología Molecular en Heidelberg, Alemania; Colegio Imperial de Londres; la Fundación CARMABI Curaçao; la Universidad de Amsterdam, y la Universidad de Bangor en Gales. Rohwer codirige el Instituto de Información Viral de SDSU, líder mundial en investigación de ecología viral.

Huellas moleculares

Trabajando con el laboratorio del químico Pieter Dorrestein en la Escuela de Farmacia Skaggs en UC San Diego, los investigadores analizaron muestras de tejido de corales, Algas y hongos recolectados por Rohwer y otros en los arrecifes de coral cerca de las remotas islas Line en el Océano Pacífico central. Aislaron las moléculas de cada organismo y las enviaron a través de un instrumento llamado espectrómetro de masas que midió la masa de cada molécula. Próximo, rompieron las moléculas con un láser y midieron las masas de esas piezas.

Las moléculas tienden a romperse de formas predecibles, así que midiendo la masa de estas piezas químicas, los investigadores pudieron llegar a un conjunto de "huellas moleculares":patrones en los perfiles químicos que apuntan a la presencia de moléculas particulares.

Sin embargo, conocer su huella química por sí solo no puede decirle qué hace una molécula específica si no se ha descrito antes. La base de datos de moléculas conocidas representa solo una fracción muy pequeña de las moléculas que existen, Hartmann explicó.

Para sortear esa limitación, a continuación, los investigadores emplearon un truco ingenioso. Utilizaron un algoritmo creado en el laboratorio de Dorrestein para analizar estas huellas dactilares moleculares, y si la composición química de dos moléculas desconocidas fuera similar, se marcaron como moléculas relacionadas. Hartmann y Daniel Petras, químico postdoctoral en UC San Diego, Luego exploró las reacciones químicas de estas moléculas desconocidas para tener una mejor idea de cómo se comportan.

Este análisis ayuda a responder un misterio de larga data en biología marina:¿Por qué los arrecifes de coral tienen una diversidad molecular tan vasta? Comparando incluso organismos muy estrechamente relacionados, los investigadores descubrieron que cada uno tenía diferentes huellas dactilares moleculares, sugiriendo que estos organismos pueden modificar las mismas moléculas de manera diferente para adaptarse a sus nichos biológicos particulares.

En otras palabras, incluso los organismos estrechamente relacionados pueden enfrentar diferentes desafíos de salud dependiendo de su ubicación geográfica, por ejemplo, y, por lo tanto, modifican sus moléculas solo un poco para defenderse mejor. Los investigadores informaron sus resultados hoy en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Valor terapéutico potencial

"La relación molecular puede informarle sobre las posibles reacciones químicas exhibidas por estas moléculas desconocidas, "Hartmann dijo." Eso, Sucesivamente, puede decirle algo sobre su valor terapéutico potencial ".

Entonces, en lugar de examinar cada molécula individual una por una para ver si tiene propiedades medicinales, esta técnica permitiría a los científicos del descubrimiento de fármacos buscar fácilmente las propiedades químicas que presentan los fármacos conocidos. Estas moléculas recién descubiertas podrían tener beneficios sobre los medicamentos conocidos:más potentes, por ejemplo, o con menos efectos secundarios.

"Con este método, no nos frena el hecho de que nuestra base de datos molecular sea bastante escasa, ", Dijo Hartmann." Si sabes qué reacciones químicas son importantes, luego puede buscar moléculas con esas propiedades ".