El equipo de investigación dirigido por el Prof. Xuemei Niu (Laboratorio Estatal Clave para la Conservación y Utilización de Biorrecursos en Yunnan, Universidad de Yunnan) ha estado trabajando en el descubrimiento de metabolitos secundarios en hongos termófilos y sus actividades biológicas y funciones naturales desde 2007. /P>

A principios de 2010, el equipo informó que un hongo termófilo predominante, Thermomyces dupontii, producía una nueva clase de alcaloides indol prenilados (PIA), con las sorprendentes características estructurales de un supuesto precursor versátil clave que se ha propuesto desde hace mucho tiempo para los conocidos PIA complejos en Hongos mesófilos.

En su último estudio publicado en la revista Mycology , el equipo intentó determinar por qué T. dupontii producía tal clase de PIA. Se dirigieron a dos genes P450 en el grupo de genes responsables de los PIA, porque P450 puede modificar y transformar metabolitos secundarios para generar metabolitos diversos y complejos.

Es más, la importancia ecológica de los genes P450 sigue siendo poco conocida hasta la fecha. Inesperadamente, el análisis bioinformático indicó que uno de los genes P450 es un gen de fusión único, P450L, que codifica dos dominios funcionales que fueron codificados por separado por dos genes independientes en otros hongos.

Establecieron un sistema termófilo CRISPR/Cas9 y construyeron dos deficiencias mutantes en dos genes P450. El equipo realizó un análisis metabólico y una investigación química detallada y descubrió que dos genes P450 tienen funciones múltiples en la formación de quelantes de hierro simples derivados de PIA, lo que refuerza los PIA simples hasta convertirlos en PIA complejos y produce quelantes de hierro eficaces. Sorprendentemente, observaron que el gen de fusión P450L tiene un papel adicional en la formación de quelantes de hierro más complejos derivados de nuevos PIA complejos.

Los investigadores también evaluaron los niveles de hierro en los mutantes y descubrieron que las modificaciones del metabolito mediadas por P450 estaban involucradas en la elevación del Fe ²⁺ . niveles pero atenuando Fe ³⁺ niveles, lo que conduce a altas proporciones de Fe ²⁺ /Fe ³⁺ en el hongo termófilo bajo estrés por frío, que regulaba el contenido mitocondrial y la formación de lípidos en los micelios y contribuía a conidióforos fuertes y robustos, facilitando así la supervivencia de los conidios del hongo termófilo bajo estrés por frío.

Como uno de los factores físicos básicos y limitantes del medio ambiente, la temperatura juega un papel muy importante e incluso decisivo en la supervivencia y distribución de los organismos en la superficie terrestre. Con la intensificación del cambio climático extremo global, la investigación sobre la adaptación y la lucha contra el cambio de temperatura ha atraído cada vez más atención.

Los resultados de este estudio podrían explicar por qué las especies de Thermomyces con un genoma grande y reducido pueden sobrevivir en la biosfera, donde las temperaturas suelen ser inferiores a sus temperaturas de crecimiento. Sugieren que el hongo no necesita muchos genes centrales biosintéticos para distintas familias de metabolitos; las modificaciones estructurales mediadas por P450 pueden satisfacer las necesidades de tolerancia y capacidad de supervivencia del hongo a bajas temperaturas.

"Este estudio animará a los científicos que trabajan en la diversidad estructural a descubrir las funciones naturales de los genes modificadores y a revelar todos los secretos moleculares desconocidos que tiene la diversidad química", afirmó el profesor Niu.