Una colaboración de investigación ha descubierto una nueva forma de generar rápidamente una franja de productos naturales de importancia médica después de descubrir una técnica innovadora que convierte el maratón de la evolución en un sprint.

El descubrimiento sorpresa se produjo cuando el equipo de investigación reprodujo inadvertidamente un proceso que utilizan las bacterias para desarrollar su maquinaria para fabricar productos naturales.

Ahora el equipo que incluye a científicos del Centro John Innes, planean aprovechar este proceso para generar "bibliotecas" de compuestos valiosos creados a partir de la técnica que han denominado Evolución Acelerada.

"Durante 20 años hemos estado usando la bioingeniería racional para modificar las estructuras químicas de productos naturales clínicamente importantes, usando la genética para hacer una nueva molécula en un proceso que es paralelo a la química medicinal, y eso es lo que estábamos haciendo cuando nos topamos con esto, ", dijo el profesor Barrie Wilkinson del Centro John Innes.

"Hemos descubierto una forma completamente nueva de hacer las cosas, uno que también nos enseñará cómo mejorar los sistemas de bioingeniería de una manera racional ".

La colaboración fue dirigida por Isomerase Therapeutics Ltd, e incluyó la Universidad de Cambridge, Pfizer, Roche y DSTL.

El equipo participó en el trabajo de laboratorio para producir nuevas versiones de rapamicina, un compuesto natural comercialmente exitoso producido por bacterias, utilizado para prevenir el rechazo de órganos trasplantados y tratar ciertos cánceres.

La rapamicina pertenece a una clase de compuestos importantes desde el punto de vista médico y agrícola llamados policétidos. Los hongos y las bacterias producen estos compuestos para darles una ventaja de supervivencia, por ejemplo, para defenderse del ataque de patógenos y asegurar los recursos en el medio ambiente.

Como parte de su experimento, el equipo insertó un replicón sensible a la temperatura en el genoma de la cepa huésped, la bacteria del suelo Streptomyces rapamycinicus.

Pero en lugar del resultado esperado, una nueva cepa de Streptomyces rapamycinicus que produce una nueva versión específica de rapamicina, aislaron una amplia gama de nuevas cepas, cada una de las cuales produjo nuevas moléculas inesperadas. Estas cepas podrían modificarse aún más dando lugar a cientos de nuevas, compuestos estructuralmente diversos.

El equipo cree que insertando el replicón en los genes responsables de la producción de rapamicina, inadvertidamente introdujeron una inestabilidad genética que activó un proceso de reparación del ADN llamado replicación homóloga.

Esto hizo que la bacteria huésped "escupiera" el replicón del genoma, provocando un reordenamiento de los genes biosintéticos de rapamicina.

El profesor Wilkinson explica:"Creemos que este proceso imita y acelera los procesos que prevalecen durante la evolución natural de los policétidos".

Al configurar una plataforma de desarrollo de descubrimiento de fármacos para aprovechar la plataforma de Evolución Acelerada, el equipo cree que está en el comienzo de una nueva era en el descubrimiento de fármacos de productos naturales.

Dr. Matthew Gregory, autor correspondiente del artículo y director ejecutivo de Isomerase Therapeutics Ltd, dijo:"El trabajo descrito en este documento tiene ramificaciones importantes para el campo de los productos naturales y la biología sintética en general".

El descubrimiento se describe en la revista. Comunicaciones de la naturaleza en un artículo llamado "Biosíntesis orientada a la diversidad a través de la evolución acelerada de grupos de genes modulares".