Lo que los humanos pueden aprender del arsenal tóxico del pepino de mar

Pero esta defensa química crea un gran problema para los pepinos de mar: deben evitar suicidarse con sus propias toxinas. Y esto significa que sus propias células no pueden contener el colesterol, el objetivo al que se unen y penetran las saponinas. En su lugar, han desarrollado dos tipos de alternativas al colesterol: latosterol y 9 (11) esteroles, que probablemente realizan la misma función en el mantenimiento de la estabilidad de la membrana celular. Los científicos creen que la capacidad de los pepinos de mar para producir saponinas, y los esteroles resistentes a las saponinas, evolucionó al mismo tiempo. "Creemos que es una estrategia de autodefensa”, dice Osborne. "Si puedes producir estos compuestos tóxicos, deberías poder no envenenarte a ti mismo”.

Resulta que estas habilidades evolutivas únicas dependen de un punto. Los pepinos de mar son parte de la familia de los equinodermos, junto con las estrellas de mar y los erizos de mar. Todos comparten un ancestro común, pero los erizos de mar no tienen la misma saponina. Entonces, para entender cómo los pepinos de mar divergieron genéticamente del resto del grupo, Osborne y Timappa (ahora profesor asistente de ingeniería genómica en la Universidad Amity) compararon sus genomas a los de sus contrapartes equinodermos. Específicamente, los investigadores estaban interesados ​​​​en estudiar la lanosterol sintasa, una enzima altamente conservada evolutivamente que es crítica para la biosíntesis de esteroles y saponinas, ya que pliega sus moléculas precursoras en formas complejas similares a las de un origami.

El equipo descubrió que los pepinos de mar simplemente no lo tienen. En cambio, tienen dos enzimas que son de la misma familia pero que tienen una función biológica drásticamente diferente: una genera las saponinas que se encuentran en los pepinos de mar jóvenes, y la otra crea su alternativa al colesterol y también genera las saponinas que se encuentran en sus paredes externas. la secuencia tradicional de la cadena de aminoácidos de la lanosterol sintasa fue todo lo que se necesitó para crear estas dos enzimas específicas del pepino de mar con funciones completamente diferentes, una adaptación evolutiva que fue "simple pero muy elegante", dice Thimmappa.

Este trabajo para caracterizar y determinar las funciones de los compuestos individuales en los pepinos de mar es "super genial", dice Leah Dunn, estudiante de doctorado en la Universidad de Queensland que estudia la conservación de islas y no estuvo asociada con la investigación. Para los pepinos de mar que carecen de inmunidad adaptativa (la capacidad de generar anticuerpos que pueden prevenir futuras enfermedades), estas saponinas pueden ayudar a proteger contra microbios u hongos dañinos. Y dado que no tienen una capa exterior espinosa, estas defensas químicas pueden explicar por qué muchos organismos los dejan solos. “Se ven tan deliciosos”, dice Dan. "Pero la mayoría de los peces no los tocarán".

"Explicaron por qué los pepinos de mar tienen saponinas triterpenoides", dice Lina Sun, profesora del Instituto de Oceanología de la Academia de Ciencias de China (Sun no participó en el estudio y sus comentarios fueron traducidos del chino). las dos vías de la sintasa, que generan estas saponinas y esteroles especiales, es "muy importante", agrega. A partir de este trabajo, Sun está interesado en ver cómo, en otras especies de equinodermos, los genes relacionados con la biosíntesis de saponina podrían diferir de los de los pepinos de mar.

Un compuesto que ataca el colesterol tiene algunas implicaciones intrigantes para la salud humana. "Los pepinos de mar son muy apreciados tanto para la alimentación como para la salud. Los extractos de pepino de mar, que son ricos en saponinas, son muy valiosos", dice Osborne. € € Se han cosechado durante mucho tiempo como un manjar culinario y son venerados por sus beneficios antioxidantes y antiinflamatorios para la salud. (La dosis de saponina en algunos pepinos de mar, aunque a veces es letal para los peces y otras criaturas pequeñas, puede ser comestible e incluso beneficiosa para los humanos). Los estudios han encontrado previamente que las saponinas de los pepinos de mar pueden reducir el colesterol e inhibir la inflamación para aliviar la inflamación. placas ateroscleróticas en ratones y están asociados con actividad antitumoral contra el cáncer

Las saponinas también tienen otros usos domésticos y de cuidado personal, como la fabricación de jabón. Originalmente llamado así por su presencia en las raíces de la planta de saponaria (Saponaria), las saponinas se pueden disolver en agua para crear un caldo espumoso. "La naturaleza es muy buena para fabricar productos químicos", dice Osborne con admiración.

En el futuro, ella y su equipo están interesados ​​en aprender a sintetizar más de estos compuestos de origen natural, para recrearlos a mayor escala sin tener que dañar los pepinos de mar y "aprovechar toda la diversidad de triterpenos que". ella cree que tales moléculas podrían diseñarse y fabricarse a pedido para usarse como medicamentos o comercializarse como agentes espumantes o emulsionantes.

Mientras tanto, sin embargo, uno de los lugares más probables donde encontrará pepinos de mar y sus compuestos es en la sopa, algo que le sirvieron una vez a Osborne para el almuerzo cuando asistió a una conferencia en China. "Estaba muy sabroso", dice ella. "Estoy seguro de que fue bueno para mí".

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