Producción sintética de antibióticos

El género de bacterias Streptomyces crece en diferentes entornos. Una de las características más interesantes de estas bacterias es su capacidad de producir metabolitos secundarios biológicamente activos con propiedades antifúngicas, antineoplásicas o antibióticas. Esta característica del género Streptomyces supone una ventaja competitiva que mejora su supervivencia global. Por ello, este género de bacterias podría aplicarse en técnicas de biotecnología para producir antibióticos u otras moléculas de importancia biológica.

El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea «Genome mining in Streptomyces violaceusniger, a prolific antibiotic producer» (ZHOU_PFL_POLYKETIDES) fue estudiar una familia particular de enzimas que participa en la biosíntesis de antibióticos en la especie bacteriana Streptomyces violaceusniger DSM4137. Estos complejos multienzimáticos se denominan policétido sintasas y catalizan la producción de compuestos policétidos como la eritromicina y la doxiciclina.

Se produjeron diferentes compuestos naturales mediante el aislamiento, clonación y caracterización de un agregado grande de genes biosintéticos de Streptomyces violaceusniger DSM4137. Para investigar la asociación entre los mecanismos que tienen lugar en la biosíntesis, se eliminaron algunos genes de estos agregados o se modificaron los genes reguladores, y se observaron los resultados de la síntesis. Además, mediante técnicas de ingeniería genética, se diseñaron mutantes del agregado de policétido sintasa para mejorar lo más posible la expresión.

Así se obtuvo el compuesto antifúngico azalomicina, el antineoplásico nigericina y el antibiótico elaiofilina. Se estudió en profundidad la enzimología de estas reacciones y el mecanismo molecular inherente a la biosíntesis química de estos compuestos.

Conjuntamente, las actividades del estudio respaldan la transferencia de enzimas biosintéticas en microorganismos con aplicación biotecnológica para producir una molécula de interés específica. Gracias a esta estrategia se supera un obstáculo importante que se presenta en la biología sintética de productos naturales.