Antifúngicos de las hormigas agriculturas comienzan a ser estudiadas por su interés en la los humanos.

 attinomicina-antifungico-hormigas-atta

Fuente: Colaje Imágenes Google

En nuestra bitácora ya os hemos expuesto algunos post previos sobre sustancias que producen los organismos el suelo y que han venido usándose desde hace mucho tiempo como antibióticos, antifúngicos, etc. Os comentamos que una buena parte del arsenal humano contra esos pequeños bichitos, procede de la microbiota edáfica. Del mismo modo, hemos abundado acerca de esa asombrosa inteligencia colectiva que atesoran muchos insectos sociales, como las termitas y las hormigas. Especial atención han recibido las Hormigas Atta, por cuanto poseen diversos aspectos sociales, incluidos sus razas, estructura de las colonias, su portentosa agricultura fúngica y un largo etc., realmente asombrosas. Sin embargo, el estudio de estas hormigas no deja de deparar sorpresas. Ya os comentamos también que se las Atta o attinas, se alimentan de hongos que ellas mismas cultivan y para lo cual en sus huertos subterráneos añaden trozos hojas de plantas que importan del exterior. Del mismo modo, los individuos que se dedican a tal actividad agrícola disponen de un amplio arsenal de sustancias con vistas a impedir que tales cosechas sean atacadas  por agentes patógenos, como en el caso que nos ocupa hoy para otros hongos. A la hora de redactar la noticia (febrero de 2021) una nueva especie química de propiedades antifúngicas había sido detectada. Como mis conocimientos sobre estas materias son bastante pobres y la denominación del compuesto reciente, me he metido en un lío enorme. Existe muy poca información sobre la Attinimicina, por lo cual termine confundiéndola con la Actinomicina. ¡Erros de bulto!. Las relaciones simbióticas que atesoran las hormigas Atta son bien numerosas, fascinantes y complejas.

Hoy no me extenderé mucho, ya que he abundado en el tema con harta frecuencia. Empero os dejo material adicional abajo, para que profundicéis vosotros, así como una relación de post previos relacionados con el tema. Personalmente considero que nos llevará décadas el entender todo lo que los organismos del suelo pueden ofrecer al ser humano y no exclusivamente de interés médico. Se trata de un hábitat prácticamente inexplorado, por lo que nos reportará enormes sorpresas y benéficos, al margen de los ya más que considerables que han pasado a formar parte de la literatura científica.  Disfrutar de este material que nos ofrece Internet y en un nuevo artículo científico sobre la Attinimicina.

Juan José Ibáñez

Continúa……

Specialized Metabolites Reveal Evolutionary History and Geographic Dispersion of a Multilateral Symbiosis

Abstract del artículo Original

Abstract

Fungus-growing ants engage in a multilateral symbiosis: they cultivate a fungal garden as their primary food source and host symbiotic actinobacteria (Pseudonocardia spp.) that provide chemical defenses. The bacterial symbionts produce small specialized metabolites that protect the fungal garden from specific fungal pathogens (Escovopsis spp.), and in return, they are fed by the ant hosts. Multiple studies on the molecules underlying this symbiotic system have led to the discovery of a large number of structurally diverse antifungal molecules, but somewhat surprisingly no shared structural theme emerged from these studies. A large systematic study of Brazilian nests led to the discovery of the widespread production of a potent but overlooked antifungal agent, which we named attinimicin, by nearly two-thirds of all Pseudonocardia strains from multiple sites in Brazil. Here we report the structure of attinimicin, its putative biosynthetic gene cluster, and the evolutionary relationship between attinimicin and two related peptides, oxachelin A and cahuitamycin A. All three nonribosomal peptides are structural isomers with different primary peptide sequences. Attinimicin shows iron-dependent antifungal activity against specific environmental fungal parasites but no activity against the fungal cultivar. Attinimicin showed potent in vivo activity in a mouse Candida albicans infection model comparable to clinically used azole-containing antifungals. In situ detection of attinimicin in both ant nests and on worker ants supports an ecological role for attinimicin in protecting the fungal cultivar from pathogens. The geographic spread of the attinimicin biosynthetic gene cluster in Brazilian Pseudonocardia spp. marks attinimicin as the first specialized metabolite from ant-associated bacteria with broad geographic distribution.

Resumen del artículo original

Las hormigas que cultivan hongos participan en una simbiosis multilateral: cultivan un jardín de hongos como su principal fuente de alimento y albergan actinobacterias simbióticas (Pseudonocardia spp.) Que proporcionan defensas químicas. Los simbiontes bacterianos producen pequeños metabolitos especializados que protegen el jardín fúngico de patógenos fúngicos específicos (Escovopsis spp.) Y, a cambio, son alimentados por las hormigas hospedadoras. Múltiples estudios sobre las moléculas subyacentes a este sistema simbiótico han llevado al descubrimiento de una gran cantidad de moléculas antifúngicas estructuralmente diversas, pero sorprendentemente no surgió ningún tema estructural compartido de estos estudios. Un gran estudio sistemático de nidos brasileños condujo al descubrimiento de la producción generalizada de un agente antifúngico potente pero pasado por alto, al que llamamos attinimicina, en casi dos tercios de todas las cepas de Pseudonocardia de múltiples sitios en Brasil. Aquí informamos la estructura de la attinimicina, su grupo de genes biosintéticos putativo y la relación evolutiva entre la attinimicina y dos péptidos relacionados, oxachelin A y cahuitamycin A. Los tres péptidos no ribosomales son isómeros estructurales con diferentes secuencias de péptidos primarios. La attinimicina muestra actividad antifúngica dependiente del hierro contra parásitos fúngicos ambientales específicos, pero no tiene actividad contra el cultivar fúngico. Attinimicina mostró una potente actividad in vivo en un modelo de infección por Candida albicans de ratón comparable a los antifúngicos que contienen azol usados clínicamente. La detección in situ de attinimicina tanto en nidos de hormigas como en hormigas obreras respalda el papel ecológico de la attinimicina en la protección de la variedad fúngica de patógenos. La diseminación geográfica del grupo de genes biosintéticos de attinimicina en Pseudonocardia spp. marca la attinimicina como el primer metabolito especializado de bacterias asociadas a las hormigas con una amplia distribución geográfica.

Brazilian ant farm yields new antifungal compound
by Brooks Hays, Washington DC (UPI) Jan 20, 2021

Scientists have discovered a unique metabolite molecule utilized by a diversity of attine ants, or fungus-farming ants, in Brazil.

The the new molecule, attinimicin, described Wednesday in the journal ACS Central Science, is structurally too complex to serve as a useful drug model.

Scientists say they are hopeful, however, that ongoing surveys of attine ant farms will eventually reveal medically useful compounds.

“We’ve discovered several antifungal metabolites, like selvamicin, that have garnered significant interest, however it is an uphill climb to get anything into the clinic,” study co-author Eric Helfrich, researcher at Harvard Medical School, told UPI in an email.

Fungus-farming ants are one of many groups of organisms, including beetles, termites, sponges and squid, that use symbiotic relationships with microbes to chemically defend themselves.

Attine ants don’t use microbial communities to protect themselves, exactly — they rely on them to protect their crops.

“The main role of the bacteria in the ant system is to protect the cultivar, food fungus, from getting contaminated by the pathogenic fungus,” Helfrich said.

Fungus-farming ants throughout the Americas have been found to utilize similar combinations of bacteria strains. However, scientists have been flummoxed by the structural diversity of metabolites produced by attine ant bacteria.

Granja de hormigas brasileña produce un nuevo compuesto antifúngico

Por Brooks Hays, Washington DC (UPI) 20 de enero de 2021

Los científicos han descubierto una molécula de metabolito única utilizada por una diversidad de hormigas atta, u hormigas cultivadoras de hongos, en Brasil.

La nueva molécula, de attinimicina, descrita el miércoles en la revista ACS Central Science, es estructuralmente demasiado compleja para servir como un modelo de fármaco útil.

Los científicos dicen que tienen la esperanza, sin embargo, de que las encuestas en curso de las granjas de hormigas atine eventualmente revelarán compuestos médicamente útiles.

“Hemos descubierto varios metabolitos antimicóticos, como la selvamicina, que han despertado un interés significativo, sin embargo, es una cuesta  arriba conseguir que algo llegue a la clínica”, dijo a UPI el coautor del estudio, Eric Helfrich, investigador de la Facultad de Medicina de Harvard, en un correo electrónico. .

Las hormigas que cultivan hongos son uno de los muchos grupos de organismos, incluidos escarabajos, termitas, esponjas y calamares, que utilizan relaciones simbióticas con microbios para defenderse químicamente.

Las hormigas Atta no usan comunidades microbianas para protegerse a sí mismas, exactamente, dependen de ellas para proteger sus cultivos.

El papel principal de las bacterias en el sistema de las hormigas es proteger el cultivo, el hongo alimenticio, de ser contaminado por el hongo patógeno“, dijo Helfrich.

Se ha descubierto que las hormigas que cultivan hongos en las Américas utilizan combinaciones similares de cepas de bacterias. Sin embargo, los científicos se han sentido desconcertados por la diversidad estructural de metabolitos producidos por las bacterias de las hormigas atta.

“Over the years we have learned that the machinery that encodes the production of these small molecules can easily be swapped — horizontal gene transfer — so bacteria can easily test out a new metabolite,” Helfrich said. “It appears that the bacteria that live on the ants are very good at testing out their neighbors’ small molecules and this is the main driver of the observed diversity among the small molecules they produce,”

“Horizontal gene transfer is much quicker than having the bacterium evolve a new molecule from scratch,” he said. “That is what makes the attinimicin story so unique and really tells us that attinimicin has an important ecological role in this system.”

The discovery of attinimicin marks the first time scientists have identified a metabolite molecule shared by distinct, geographically disparate groups of atta ants.

In lab tests, researchers found attinimicin provided antifungal activity, protecting food fungus from fungal parasites.

However, unlike antibiotics, attinimicin was only able to offer its protective qualities in the absence of iron. Attinimicin also worked to rid mouse models of a Candida albicans infection.

Inspired by the discovery of the broadly distributed metabolite, researchers plan to continue probing attine ant colonies and their fungus farms for medically relevant compounds.

A lo largo de los años, hemos aprendido que la maquinaria que codifica la producción de estas pequeñas moléculas se puede intercambiar fácilmente (transferencia horizontal de genes) para que las bacterias puedan probar fácilmente un nuevo metabolito “, dijo Helfrich.” Parece que las bacterias que viven en las hormigas son muy buenas para probar las moléculas pequeñas de sus vecinas y este es el principal impulsor de la diversidad observada entre las moléculas pequeñas que producen “.

“La transferencia horizontal de genes es mucho más rápida que hacer que la bacteria desarrolle una nueva molécula desde cero“, dijo. “Eso es lo que hace que la historia de la attinimicina sea tan única y realmente nos dice que la attinimicina tiene un papel ecológico importante en este sistema“.

El descubrimiento de la attinimicina marca la primera vez que los científicos han identificado una molécula de metabolito compartida por grupos de atacantes distintos y geográficamente dispares.

En pruebas de laboratorio, los investigadores encontraron que la attinimicina proporcionó actividad antifúngica, protegiendo los hongos alimentarios de los parásitos fúngicos.

Sin embargo, a diferencia de los antibióticos, la attinimicina solo pudo ofrecer sus cualidades protectoras en ausencia de hierro. La attinimicina también funcionó para eliminar modelos de ratón de una infección por Candida albicans.

Inspirados por el descubrimiento del metabolito ampliamente distribuido, los investigadores planean continuar investigando las colonias de hormigas attine y sus granjas de hongos en busca de compuestos médicamente relevantes.

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Actinomicetos con actividad anti-candida aisladas de hormigas cortadoras de hojas Atta cephalotes (Formicidae: Myrmicinae: Attini) / Actinomyces with anti-candida activity isolated from leaf-cutting ants Atta cephalotes (Formicidae: Myrmicinae: Attini)

Gutierrez-Espinoza, Cindy Abigail; León-Quispe, Jorge.  Rev. peru. med. exp. salud publica ; 35(4): 590-598, oct.-dic. 2018. tab, graf Artigo em Espanhol | LILACS-Express | LILACS | ID: biblio-985787 . Biblioteca responsável: BR1.1

Los investigadores descubren el agente antihongos potente de granjas de la hormiga del atta

Las hormigas de Attine son granjeras, y crecen consumiendo hongos que ellas cultivan como comida. Las bacterias de Pseudonocardia y de los Streptomyces son sus mozos de labranza, produciendo los metabilitos que protegen la cosecha contra patógeno. Asombrosamente, estos metabilitos faltan características estructurales comunes a través de bacterias de diversas situaciones geográficas, aunque las hormigas comparten a un antepasado común.

Ahora, los investigadores anuncian en ciencia central de ACS que han determinado la composición antihongos primero compartida entre muchas de estas bacterias a través del Brasil. La composición podía algún día tener usos médicos.

Las hormigas de Attine originaron como una especie en una única situación en el Amazonas hace 50 millones de años. Se han desarrollado a 200 especies que han extendido sus prácticas agrícolas en el sur y America Central. A cambio de la comida, bacterias en estas moléculas de la producción de granjas pequeñas que esperan hongos patógenos tales como Escovopsis en la verificación.

Sin embargo, estas moléculas difieren de la región a la región, sugiriendo una historia evolutiva altamente hecha fragmentos y geográficamente limitada para las bacterias. Mónica T. Pupo, Jon Clardy y los colegas quisieron descubrir si algunos metabilitos bacterianos antihongos con una distribución más amplia habían sido pasados por alto en investigaciones anteriores.

En un estudio de bacterias de jerarquías de la hormiga en los sitios múltiples en el Brasil, los investigadores descubrieron que casi dos tercios de las deformaciones de Pseudonocardia produjeron un agente antihongos potente, que llamaron attinimicin. Este descubrimiento marcó el primer parte de un metabilito especializado con la distribución geográfica amplia producida por las bacterias hormiga-asociadas.

Mientras que este metabilito era seguro para la cosecha fungicida, inhibió el incremento de parásitos fungicidas, aunque — a diferencia de muchos antibióticos — solamente en ausencia del hierro. Era también efectivo en luchar una infección de los albicans de la candida en los ratones, comparables a los tratamientos antihongos azole-que contenían que se utilizan clínico, haciéndole a un candidato potencial de la droga. Los investigadores comprobaron la estructura de los attinimicin y estudiaron su lazo evolutivo a dos péptidos bacterianos similares producidos por los Streptomyces — oxachelin A y cahuitamycin A. Los resultados sugieren que los genes asociados en los dos tipos de bacterias vinieran de un antepasado común.

Source: American Chemical Society; Journal reference: Fukuda, T.T.H., et al. (2021) Specialized Metabolites Reveal Evolutionary History and Geographic Dispersion of a Multilateral Symbiosis. ACS Central Science. doi.org/10.1021/acscentsci.0c00978.

Granja de hormigas brasileña produce un nuevo compuesto antifúngico

 Redaccion; Posted on; enero 31, 2021

Las hormigas que cultivan hongos, que se encuentran en las Américas, pueden llegar a ser una fuente de compuestos útiles desde el punto de vista médico, dicen los investigadores. Foto de Hectonichus / Wikimedia

Los científicos han descubierto una molécula de metabolito única utilizada por una diversidad de hormigas attine, u hormigas que cultivan hongos, en Brasil.

Por Brooks Hays

La nueva molécula, attinimicina, descrita el miércoles en la revista ACS Central Science , es estructuralmente demasiado compleja para servir como un modelo de fármaco útil.

Los científicos dicen que tienen la esperanza, sin embargo, de que las encuestas en curso de las granjas de hormigas atine eventualmente revelarán compuestos médicamente útiles.

Ver: Nuevo compuesto antifúngico de granjas de hormigas

«Hemos descubierto varios metabolitos antimicóticos, como la selvamicina, que han despertado un gran interés, sin embargo, es una cuesta cuesta arriba conseguir que algo llegue a la clínica», dijo la coautora del estudio Emily Mevers, quien realizó la investigación mientras trabajaba como becaria postdoctoral en Harvard Medical School, dijo a UPI en un correo electrónico.

Las hormigas que cultivan hongos son uno de los muchos grupos de organismos, incluidos escarabajos, termitas, esponjas y calamares, que utilizan relaciones simbióticas con microbios para defenderse químicamente.

Las hormigas Attine no usan comunidades microbianas para protegerse a sí mismas, exactamente, dependen de ellas para proteger sus cultivos.

Ver: Los alarmantes efectos a largo plazo de los insecticidas debilitan las colonias de hormigas

«El papel principal de las bacterias en el sistema de las hormigas es proteger el cultivo, el hongo alimenticio, de ser contaminado por el hongo patógeno», dijo Mevers, ahora profesor asistente de química en Virginia Tech.

Se ha descubierto que las hormigas que cultivan hongos en las Américas utilizan combinaciones similares de cepas de bacterias. Sin embargo, los científicos han quedado desconcertados por la diversidad estructural de metabolitos producidos por las bacterias de las hormigas attine.

«A lo largo de los años, hemos aprendido que la maquinaria que codifica la producción de estas pequeñas moléculas puede intercambiarse fácilmente (transferencia horizontal de genes) para que las bacterias puedan probar fácilmente un nuevo metabolito», dijo Mevers. «Parece que las bacterias que viven en las hormigas son muy buenas para probar las moléculas pequeñas de sus vecinas y este es el principal impulsor de la diversidad observada entre las moléculas pequeñas que producen».

Ver: Las hormigas cortadoras de hojas aceleran el corte y el transporte de hojas durante el clima tormentoso

«La transferencia horizontal de genes es mucho más rápida que hacer que la bacteria desarrolle una nueva molécula desde cero», dijo. «Eso es lo que hace que la historia de la attinimicina sea tan única y realmente nos dice que la attinimicina tiene un papel ecológico importante en este sistema».

El descubrimiento de la attinimicina marca la primera vez que los científicos han identificado una molécula de metabolito compartida por grupos distintos y geográficamente dispares de hormigas attine.

En pruebas de laboratorio, los investigadores encontraron que la attinimicina proporcionó actividad antifúngica, protegiendo los hongos alimentarios de los parásitos fúngicos.

Sin embargo, a diferencia de los antibióticos, la attinimicina solo pudo ofrecer sus cualidades protectoras en ausencia de hierro. La attinimicina también funcionó para eliminar modelos de ratón de una infección por Candida albicans .

Ver: Reducir la pulverización de insecticidas mediante el uso de feromonas de hormigas para atrapar plagas de cultivos

Inspirados por el descubrimiento del metabolito ampliamente distribuido, los investigadores planean continuar investigando las colonias de hormigas atine y sus granjas de hongos en busca de compuestos médicamente relevantes.

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