Barcelona, España.- El molusco Scaphander lignarius, un invertebrado marino que se encuentra en las profundidades del Mediterráneo y el Atlántico norte, es el primer ser vivo diferente de las bacterias en el que se ha identificado la vía y el lugar de biosíntesis de las lignarenonas, unas moléculas orgánicas implicadas en la defensa química del organismo. Esta es una de las conclusiones principales de un artículo publicado en portada en la prestigiosa revista ChemBioChem y en el cual han participado las expertas Conxita Àvila y Anna Domènech Coll, del Departamento de Biología Animal de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona, adscrita al campus de excelencia internacional BKC. El artículo también está firmado por Guido Cimino, Angelo Fontana y Adele Cutignano, del Instituto de Química Biomolecular de Nápoles, entre otros expertos del ámbito internacional.
Estrategias químicas para sobrevivir a los fondos marinos
Los opistobranquios son un grupo de invertebrados marinos muy conocidos como fuente de productos bioactivos de origen marino. El Scaphander lignarius es un molusco bentónico del orden Cephalaspidea —los opistobranquios más primitivos— que vive sobre sustratos blandos o bien enterrado en los fondos marinos. Este opistobranquio, que se nutre de foraminíferos, poliquetos o pequeños bivalvos marinos, es habitual en las capturas de los barcos de pesca de arrastre. En estudios de ecofisiología marina, es un modelo de análisis de estrategias químicas de defensa —con metabolitos secundarios— para compensar la pérdida o reducción de la protección mecánica (caparazón).
Tal como señala la profesora Conxita Àvila, que también es directora del proyecto de investigación antártico Actiquim-II para el estudio de productos naturales de origen marino con potencial uso farmacológico, «las lignarenonas son metabolitos secundarios que actúan como potenciales feromonas de alarma en los ecosistemas naturales». «Los metabolitos secundarios —continúa— son compuestos muy diversificados a lo largo del linaje filogenético de los seres vivos, y son moléculas que intervienen en las interacciones ecológicas entre los organismos, y entre ellos y el medio ambiente».
Síntesis de lignarenonas: un puente entre bacterias y opistobranquios
Los seres vivos presentan un amplio rango de adaptaciones fisiológicas a su hábitat natural. El estudio publicado en la revista ChemBioChem revela por primera vez que este opistobranquio es capaz de sintetizar lignarenonas, una función biológica que hasta ahora se había asociado exclusivamente al mundo procarionte. Las lignarenonas, en concreto, son sintetizadas mediante una ruta de policétidos a partir del ácido benzoico (un ácido carboxílico aromático) en el citoplasma celular. Además de identificar esta ruta biosintética en la Scaphander lignarius, el artículo determina la localización celular de esta vía, que está asociada a las glándulas Blochmann, un conjunto de células especializadas con función secretora que se encuentran en el manto del molusco.
El nuevo estudio amplía la perspectiva científica sobre el papel de los invertebrados marinos en la biosíntesis de los productos naturales con funciones ecológicas. «Es la primera evidencia directa —detalla Conxita Àvila— que confirma la capacidad biológica de estos invertebrados marinos para sintetizar este tipo de productos naturales con un papel relevante en las interacciones ecológicas. Este linaje de los gasterópodos, por lo tanto, tiene la base genética para producir estos metabolitos, que son útiles para su supervivencia». Según la experta, «esta capacidad no es el resultado de una relación simbiótica con bacterias; sino que apunta al concepto más global de convergencia de rutas metabólicas en diferentes grupos biológicos de la escala evolutiva».
Pero sintetizar lignarenonas no es la única capacidad que la Scaphander lignarius comparte con el mundo procarionte. El estudio también aporta la primera verificación de la actividad enzimática de la fenilalanina amonio liasa (PAL) —una enzima que participa en la síntesis de metabolitos importantes para la defensa química— en un grupo biológico diferente de las bacterias.
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En busca de futuros fármacos de origen marino
Los ecosistemas marinos son una de las nuevas fronteras de la investigación internacional para encontrar nuevas moléculas de interés farmacológico (agentes antitumorales, por ejemplo). En la actualidad, se conocen más de 20.000 sustancias de macro y microorganismos de origen marino; pero todavía se ignoran las potenciales propiedades de los productos naturales con dicho origen. Tal como alerta la profesora Conxita Àvila, que es experta en el estudio de la ecología química de invertebrados marinos, «además del esfuerzo de los grupos de investigación, es imprescindible la participación de las empresas farmacéuticas para encontrar nuevas biomoléculas de origen marino que aporten soluciones dentro del ámbito de la biomedicina».
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