Abstract

Las recientes tecnologías -ómicas han permitido comprender factores que podrían ser cuellos de botella evitables en el descubrimiento de productos naturales bioactivos. Las bacterias, como fuente principal de metabolitos secundarios, poseen una diversidad desconocida de vías metabólicas codificadas en clúster de genes biosintéticos (BGCs) que se encuentran en estado silente o críptico en condiciones regulares de cultivo in vitro. Conseguir acceder a esta diversidad de metabolitos silentes y priorizar aquellos con mayor novedad dentro de los cientos e incluso miles de productos químicos derivados del metabolismo bacteriano, podría ser la clave para marcar una nueva era de éxito en el descubrimiento de estas moléculas. El ecosistema antártico llama la atención porque es un ambiente poliextremo: los organismos que lo habitan deben superar múltiples condiciones complejas para su supervivencia, como las bajas temperaturas, ciclos de congelación/descongelación, baja disponibilidad de agua, microambientes con estrés osmótico y/o metales pesados, escases de nutrientes en ambientes rocosos, alta radiación, entre otros. Este trabajo tuvo como objetivo caracterizar la producción de metabolitos secundarios a partir de 34 bacterias antárticas, incluyendo sus condiciones de expresión, características moleculares y relación con mecanismos bacterianos de supervivencia al ambiente extremo, basado en enfoques de metabolómica (HPLC-QTOF-MS/MS) y minería de datos genómicos. Mediante redes de interacción molecular y desreplicación, se analizaron los metabolomas de las bacterias cultivadas en diferentes condiciones nutricionales y tratamientos de elicitación, incluyendo la adición de lipopolisacárido (LPS), nitroprusiato de sodio (SNP) y cocultivos. Se evidenció la activación de vías biosintéticas con todos los tratamientos de elicitación, que varió entre las cepas y dependiente del medio. Mediante análisis genómico y caracterización de los BGCs, se consiguió la descripción del perfil de las cepas antárticas. Además, los hallazgos genómicos confirmaron mecanismos de adaptación al ambiente extremo relacionados con respuesta al estrés osmótico, oxidativo y resistencia a compuestos nocivos, así como algunos alelos únicos en vías sintéticas de interés. Este trabajo demuestra la posibilidad de activar metabolitos secundarios silentes en bacterias antárticas mediante la variación en las condiciones de cultivo, destacándose que estas bacterias representan una diversidad de vías metabólicas diferentes que podrían conducir al desarrollo de nuevos fármacos. Este proyecto fue financiado por el proyecto FONDECYT Regular 1210563; y parcialmente por el proyecto DI22-2019, de la Dirección de Investigación de la Universidad de La Frontera