Pigmentos saludables procedentes de hongos

Investigadores del grupo Conducta y Regulación de la Universidad de Sevilla han logrado obtener 500 veces más cantidad de un colorante natural acumulado por un hongo que cuando éste lo produce en la naturaleza. Esta producción de neurosporaxantina, un compuesto químico anaranjado con propiedades antioxidantes, abre la puerta a su futura explotación industrial.

Ese color naranja característico del compuesto denota su procedencia. “Se trata de un carotenoide, es decir, un pigmento orgánico que se encuentran de forma natural en las algas y en las plantas, así como en muchos hongos y bacterias. El más conocido es el beta-caroteno, presente en numerosos alimentos, como la zanahoria o la calabaza, a los que dan su típico color anaranjado. Existen además muchos otros carotenoides de interés, como la astaxantina, responsable del color rosado del flamenco, la langosta o el salmón, que lo adquieren por la dieta”, explica el investigador de la Universidad de Sevilla Javier Ávalos.

Grupo de investigación ‘Fusarium’ de la Universidad de Sevilla

Los científicos han descubierto las bases moleculares para la producción de uno de estos compuestos: la neurosporaxantina, un carotenoide anaranjado producido de forma natural por muy pocos hongos en la naturaleza. “Esta escasez es lo que ha hecho que no se haya estudiado hasta el momento lo suficiente, pero cuenta con unas características químicas muy peculiares: es una molécula anfipática, que en química significa que posee una zona hidrófila (con afinidad por el agua), mientras que otra parte de la molécula repele este líquido”, precisa.

Esta estructura química les permite, según los expertos, introducirse en las membranas celulares y proteger a la célula del proceso de oxidación. “Esta capacidad sugiere un enorme potencial saludable para este colorante natural, pero hasta el momento no se habían realizado estudios que lo avalen”, detalla.

Aspecto de una colonia silvestre del hongo empleado en el proyecto (izquierda) y de un mutante superproductor de carotenoides (derecha).

De esta forma, lo primero que han conseguido los expertos son cantidades apropiadas de este pigmento. “Hemos obtenido una cantidad 500 veces mayor a la producida por la estirpe salvaje mediante una mutación reguladora y el control de la relación de azúcares y nitrógeno en las condiciones de cultivo, aumentando los primeros y bajando el segundo”, especifica.

Tras acometer los ensayos con diferentes estirpes, medios y tiempos de cultivo, los investigadores han obtenido cerca de un 1% de neurosporaxantina respecto al peso seco de micelio, es decir, la masa que constituye el cuerpo de los hongos. “Supone una cantidad muy elevada, teniendo en cuenta los niveles que encontramos en la naturaleza, y el hongo es capaz de tolerarlo”, sostiene.

Hasta el momento, los expertos de la Universidad de Sevilla han identificado todos los genes implicados en la síntesis de neurosporaxantina y trabajan actualmente en los mecanismos moleculares que controlan su producción.

Por su parte, la empresa granadina BioflowSur, también implicada en el proyecto, está desarrollando un método adecuado de extracción y purificación del compuesto para comprobar después sus características funcionales. “Queremos estudiar su actividad biológica mediante la realización de ensayos in vitro e in vivo con líneas celulares, analizar su capacidad antioxidante y obtener así indicios sobre posibles efectos beneficiosos para la salud, como pueden ser la prevención de las enfermedades cardiovasculares, la diabetes o la obesidad”, relata Ávalos.

Cantidades adecuadas

Sin embargo, el primer paso, la producción del compuesto en cantidades adecuadas, es ya un hecho. Esta diferencia entre las condiciones de crecimiento en el laboratorio y en su hábitat natural, que implica una ventaja biotecnológica por la acumulación de carotenoides en los hongos, es uno de los aspectos que los investigadores describen en su artículo ‘Biological roles of fungal carotenoids’, que acaban de publicar en la revista Current Genetics.

Efecto del nitrógeno sobre la producción de carotenoides en un mutante superproductor. De izquierda a derecha, cada matraz duplica el contenido en nitrógeno respecto al anterior. Cuanto más nitrógeno tiene el cultivo, menor es la pigmentación y la cantidad de carotenoides.

“Descubrir las posibles funciones de los carotenoides de los hongos requiere comprender las necesidades reales en su ecosistema natural, ya que los hongos han adaptado su capacidad para producir carotenoides y otros compuestos para mejorar sus posibilidades de supervivencia en la naturaleza”, resume Ávalos.

Los resultados del estudio se enmarcan dentro del proyecto de excelencia ‘Producción de neurosporaxantina en hongos y análisis de su potencial biotecnológico como colorante natural beneficioso para la salud’ financiado por la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía.

Imágenes

Grupo de investigación

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/15640725072/

Aspecto de una colonia silvestre del hongo empleado en el proyecto (izquierda) y de un mutante superproductor de carotenoides (derecha).

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/15453244789/

Efecto del nitrógeno sobre la producción de carotenoides en un mutante superproductor. De izquierda a derecha, cada matraz duplica el contenido en nitrógeno respecto al anterior. Cuanto más nitrógeno tiene el cultivo, menor es la pigmentación y la cantidad de carotenoides.

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/15637210381/ 

Referencias

Javier Avalos , M. Carmen Limón. Biological roles of fungal carotenoids’. Current Genetics

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