Salinispora es un género de bacterias aeróbicas obligadas , grampositivas y no acidorresistentes que pertenecen a la familia Micromonosporaceae . Son heterótrofas , no móviles y crecen obligadamente encondiciones de alta fuerza osmótica / iónica . [2] [3] [4] Son el primer género identificado de bacterias grampositivas que tiene un alto requerimiento de fuerza osmótica/iónica para sobrevivir. [2] Son ampliamente abundantes en sedimentos marinos tropicales y fueron identificadas por primera vez en 2002. [2] Este género de bacterias tiene una importancia biotecnológica potencial debido a su producción de nuevos metabolitos secundarios que pueden usarse farmacéuticamente. [5]
Hay nueve especies conocidas que pertenecen al género Salinispora, incluidas las mejor estudiadas S. arenicola , S. tropica y S. pacifica . [6] [7] El clado que inicialmente comprendía solo S. pacifica se investigó más a fondo a través de análisis genómicos comparativos en 2020 para revelar seis especies adicionales. [6] La diferenciación de estas especies es probablemente el resultado de la diferenciación de nicho en lugar de la especiación alopátrica debido a la coocurrencia de especies. [8] A pesar de que existe una alta similitud de secuencia entre los genomas de Salinispora (>99% de identidad de secuencia de ARNr 16S), se han determinado diferencias basadas en especies y cepas entre los grupos de genes biosintéticos y los productos. [9] [10]
Los miembros de Salinispora son bacterias filamentosas grampositivas que forman hifas muy ramificadas con esporas de superficie lisa que pueden aparecer en grupos o individuales. [4] Durante la esporulación, las esporas pueden diseminarse desde protuberancias cortas que contienen esporas (esporóforos) o directamente desde la base (sésiles). [3] [4] Producen una variedad de pigmentos que incluyen marrón oscuro, negro, naranja y rosa. [2] Es probable que pasen una cantidad considerable de tiempo en la etapa de reposo como esporas, [11] [12] con una abundancia y distribución de esporas mucho mayor en relación con los individuos en crecimiento. Se ha demostrado en cultivo que crecen preferentemente en las capas superiores de sedimentos donde se han observado floraciones en la interfaz sedimento-agua de mar. [12]
Salinispora es el primer género bacteriano grampositivo identificado que requiere un entorno de alta fuerza osmótica/iónica para sobrevivir. [2] Sin embargo, se ha demostrado que las concentraciones de sodio experimentadas en entornos marinos pueden reemplazarse con potasio y litio. [13] La fuerza iónica requerida difiere entre las especies de Salinispora , pero es probable que se deba a la pérdida del transportador mscL en las membranas celulares en todas las especies. [13] [14]
Las especies y cepas dentro de Salinispora producen una amplia variedad de metabolitos secundarios. Es probable que los grupos de genes biosintéticos que producen estos metabolitos secundarios se adquirieran inicialmente a través de transferencia horizontal de genes , lo que potencialmente explica la alta similitud de secuencia entre especies y cepas. [10] [15] La amplia gama de diferentes productos de genes biosintéticos también puede haber contribuido a la diferenciación de nichos. La gran producción de metabolitos secundarios particulares de especies/cepas brinda evidencia de la importancia de ellos en la supervivencia bacteriana y potencialmente puede usarse para identificar especies y cepas específicas dentro del género Salinispora . [16] [17]
Las Salinispora se encuentran comúnmente en sedimentos marinos tropicales y subtropicales cercanos a la costa de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico. [11] [18] Se han detectado a profundidades de hasta 5699 m (no se ha determinado si crecen activamente o son esporas) y se ha confirmado que crecen a profundidades de hasta 1100 m. [11] [12] Aún no se sabe si su distribución puede incluir latitudes más altas o por qué se limitan a las regiones ecuatoriales. Además, su distribución puede no limitarse a los sedimentos, ya que también se han aislado de esponjas y algas marinas.
La mayoría de los aislamientos de S. tropica se han aislado en el Caribe, mientras que el resto se han identificado en los tres océanos, siendo S. arenicola la más abundante geográficamente. [19]
Salinispora se ha utilizado como modelo para analizar datos de secuencias genómicas con el fin de descubrir más vías biosintéticas entre bacterias. Esto ha sido una parte integral de la investigación sobre el uso de productos naturales microbianos como pistas para el descubrimiento de productos naturales tradicionales y posibles nuevos fármacos. [3] Al observar las historias evolutivas y la diversidad del género, los investigadores han podido descubrir los mecanismos detrás de las estrategias que utilizan las bacterias para generar diversidad química y producir diversos metabolitos secundarios. [3] [17] Estos diversos nuevos metabolitos secundarios en las especies de Salinispora se han identificado como potencialmente valiosos desde el punto de vista farmacéutico. Las especies de Salinispora se pueden distinguir por los productos naturales que produce cada especie. [20]
Los metabolitos secundarios de Salinispora arenicola tienen una amplia gama de aplicaciones farmacéuticas. Hay más de 20 compuestos naturales que se pueden aislar de Salinispora arenicola (por ejemplo, arenamidas, arenicolidas, arenimicinas o salinisporamicina). Las aplicaciones potenciales de estos compuestos son extensas. Más de nueve compuestos están relacionados con las células cancerosas o la inhibición de precursores del cáncer; otros compuestos han demostrado capacidades antibióticas para bacterias resistentes, levaduras y hongos. Los cicloapéptidos podrían ser un tratamiento potencial para el asma , ya que son ligeramente tóxicos para los fibroblastos pulmonares , las células pulmonares humanas responsables de la inflamación. Otros compuestos podrían usarse en tratamientos para la intoxicación por metales pesados o para reducir el colesterol. [20]
Aunque la lista de compuestos naturales de Salinispora pacifica identificados no es tan extensa como la encontrada en S. arenicola , el uso farmacéutico potencial de estos metabolitos es de gran interés. Algunos metabolitos son eficaces para inhibir el crecimiento del cáncer. Las cianosporasidas, [21] por ejemplo, resultaron ser un inhibidor potencial del carcinoma de colon humano. Otros metabolitos pueden usarse como antioxidantes o antibióticos. [20] Esta especie también incluye algunos metabolitos que pueden actuar como inmunosupresores. Se encontró que la micalamida A es un potencial antiviral, antitumoral e incluso un posible tratamiento del VIH, ya que inhibe la activación del huésped de células T preferido del VIH . [22] Las pacificanonas A y B [23] son otros metabolitos con capacidades inmunosupresoras y posibles aplicaciones en el tratamiento de alergias.
Salinispora pacifica produce una familia citotóxica de metabolitos secundarios llamados lomaiviticinas. Fueron los primeros compuestos aislados del género Salinispora , cuyas estructuras se publicaron en 2001. Inicialmente se informó que la cepa bacteriana productora era una nueva especie de Micromonospora con "Micromonospora lomaivitiensis" como nombre propuesto. Un análisis posterior de la secuencia genética reveló que la cepa era, de hecho, S. pacifica. [5]
Las lomaiviticinas son policétidos aromáticos de la familia de las anguciclinas y comparten un grupo diazo similar a las quinamicinas . [24] Existen dos clases de este producto natural: lomaiviticina A y lomaiviticina B. Ambas clases demuestran una potente actividad que daña el ADN y se observa que son altamente citotóxicas contra las células cancerosas humanas. La lomaiviticina A en particular genera la mayor actividad y es la más abundante de las dos. [25]
Debido a su arquitectura molecular y actividades biológicas únicas, las lomaiviticinas son un producto natural ideal para la síntesis química . Sin embargo, a pesar del interés mostrado por la comunidad de química sintética, la síntesis total de lomaiviticinas aún no se ha logrado y la química enzimática asociada con el ensamblaje de lomaiviticina aún no se ha investigado exhaustivamente. [26] A partir del estudio de su estructura distintiva, se teoriza que la síntesis de este producto conducirá a muchas transformaciones enzimáticas novedosas. Además de impulsar el descubrimiento de nuevos análogos a través de la ingeniería metabólica o la síntesis quimioenzimática , una mayor investigación podría descubrir herramientas aplicables para la biocatálisis y la ingeniería metabólica. [24] [26]
El número de metabolitos secundarios identificados y aislados de Salinispora tropica es menor que el de las otras dos especies. Sin embargo, la relevancia farmacéutica y clínica de estos metabolitos es mucho mayor. Hasta el momento, la salinosporamida es el metabolito secundario de Salinispora que ha dado más éxito desde el punto de vista clínico. Ya se ha llevado a ensayos en humanos y ha demostrado ser un potente agente anticancerígeno. [27] Salinispora tropica también produce antiprotealida, otro agente anticancerígeno que es potencialmente el inhibidor del cáncer más potente dentro de las listas de metabolitos secundarios de Salinospora. Este compuesto natural es una citotoxina muy potente para las células de mieloma. [28]