Atrayendo a los represores que humedecen sin expresar, genes silenciosos en la bacteria Streptomyces, investigadores de la Universidad de Illinois han desbloqueado varios grandes grupos de genes para nuevos productos naturales, según un estudio publicado en la revista Biología química de la naturaleza .

Dado que muchos antibióticos, Los agentes anticancerígenos y otros fármacos se han derivado de genes que se expresan fácilmente en Streptomyces, Los investigadores esperan que la eliminación de genes que no se han expresado previamente en el laboratorio produzca candidatos adicionales en la búsqueda de nuevos fármacos antimicrobianos. dice el líder del estudio y profesor de ingeniería química y biomolecular Huimin Zhao.

"Hay tantos productos naturales no descubiertos que no se expresan en los genomas. Pensamos en ellos como la materia oscura de la célula, ", Dijo Zhao." La resistencia a los antimicrobianos se ha convertido en un desafío global, es evidente que existe una necesidad urgente de herramientas que ayuden al descubrimiento de nuevos productos naturales. En este trabajo, encontramos nuevos compuestos activando grupos de genes silenciosos que no se habían explorado antes ".

Los investigadores demostraron previamente una técnica para activar pequeños grupos de genes silenciosos utilizando tecnología CRISPR. Sin embargo, Los grandes grupos de genes silenciosos siguen siendo difíciles de desactivar. Esos genes más grandes son de gran interés para el grupo de Zhao, dado que algunos de ellos tienen secuencias similares a regiones que codifican clases de antibióticos existentes, como tetraciclina.

Para desbloquear los grandes grupos de genes de mayor interés, El grupo de Zhao creó clones de los fragmentos de ADN que querían expresar y los inyectó en las bacterias con la esperanza de atraer a las moléculas represoras que impedían la expresión génica. A estos clones los llamaron señuelos de factor de transcripción.

"Otros han utilizado este tipo de señuelos similares para aplicaciones terapéuticas en células de mamíferos, pero mostramos aquí por primera vez que se puede utilizar para el descubrimiento de fármacos activando genes silenciosos en bacterias, "dijo Zhao, que está afiliado al Carle Illinois College of Medicine, el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica y el Centro de Innovación Avanzada de Bioenergía y Bioproductos en Illinois.

Para demostrar que las moléculas que codificaron se estaban expresando, Los investigadores probaron el método del señuelo primero en dos grupos de genes conocidos que sintetizan productos naturales. Próximo, crearon señuelos para ocho grupos de genes silenciosos que habían sido previamente inexplorados. En bacterias inyectadas con los señuelos, se expresaron los genes silenciosos específicos y los investigadores recolectaron nuevos productos.

"Vimos que el método funciona bien para estos grandes grupos que son difíciles de identificar con otros métodos, "Dijo Zhao." También tiene la ventaja de que no altera el genoma; simplemente está alejando a los represores. Luego, los genes se expresan de forma natural a partir del ADN nativo ".

En la búsqueda de candidatos a fármacos, cada producto debe aislarse y luego estudiarse para determinar qué hace. De las ocho nuevas moléculas producidas, los investigadores purificaron y determinaron la estructura de dos moléculas, y describió uno en detalle en el estudio:un nuevo tipo de oxazol, una clase de moléculas que se utilizan con frecuencia en las drogas.

Los investigadores planean a continuación caracterizar el resto de los ocho compuestos y ejecutar varios ensayos para averiguar si tienen algún antimicrobiano, antihongos actividades anticancerígenas u otras actividades biológicas.

El grupo de Zhao también planea aplicar la técnica del señuelo para explorar grupos de genes biosintéticos más silenciosos de interés en Streptomyces y en otras bacterias y hongos para encontrar más productos naturales no descubiertos. Otros grupos de investigación pueden utilizar la técnica para los grupos de genes que están explorando. Dijo Zhao.

"El principio es el mismo, asumiendo que la expresión génica está reprimida por factores de transcripción y solo necesitamos liberar esa expresión usando fragmentos de ADN señuelo, "Dijo Zhao.