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 eso significa que sus propias células no pueden contener colesterol, el objetivo al que se unen y perforan las saponinas. En cambio, han desarrollado dos tipos de colesterol: latosterol y 9(11) esteroles, que probablemente cumplen la misma función de mantener la estabilidad de la membrana celular. Los científicos creen que la capacidad de los pepinos de mar para producir saponinas, y estos esteroles resistentes a las saponinas, evolucionó al mismo tiempo. “Creemos que es una estrategia de autodefensa”, cube Osbourn. “Si puede producir estos compuestos tóxicos, debe poder no envenenarse”.

Resulta que estas capacidades evolutivas únicas dependían de un solo 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 los mismos superpoderes de defensa de saponina. Entonces, para descubrir cómo los pepinos de mar se habían diferenciado genéticamente del resto del grupo, Osbourn y Thimmappa (ahora profesor asistente de ingeniería genómica en la Universidad Amity) compararon sus genomas con 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. Dobla sus moléculas precursoras en intrincadas formas 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 alternativa y también genera las saponinas en los pepinos de mar juveniles, la otra crea sus saponinas de colesterol que se encuentran en sus paredes externas. Un cambio de la secuencia tradicional de la lanosterol sintasa en la cadena de aminoácidos 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 «easy, pero muy elegante», cube Thimmappa.

Este trabajo de caracterizar y determinar las funciones de los compuestos químicos individuales en los pepinos de mar es «tremendous genial», cube Leah Dann, estudiante de doctorado en la Universidad de Queensland que estudia la conservación de islas y no estaba afiliada al estudio. Para los pepinos de mar, que no tienen inmunidad adaptativa (la capacidad de generar anticuerpos que pueden prevenir futuras enfermedades), estas saponinas podrían 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”, cube Dann. “Pero la mayoría de los peces no los tocarán”.

“Explicaron por qué los pepinos de mar tienen saponinas triterpenoides”, cube Lina Solar, profesora del Instituto de Oceanología de la Academia de Ciencias de China. (Solar no está afiliada al estudio y sus comentarios se han traducido del chino). Descubrir y caracterizar las dos vías de sintasa que generan estas saponinas y esteroles especiales es «muy importante», agrega. A partir de este trabajo, Solar está interesado en ver cómo, en otras especies de equinodermos, los genes asociados con la biosíntesis de saponina podrían diferir de los de los pepinos de mar.

El compuesto que ataca el colesterol tiene algunas implicaciones intrigantes para el cuidado de la salud humana. «Los pepinos de mar son muy apreciados tanto para la alimentación como para la salud», cube Osbourn. “Los extractos de pepino de mar, que son ricos en saponinas, son muy valiosos”. Se han cosechado durante mucho tiempo como un manjar culinario y venerados por sus beneficios para la salud antioxidantes y antiinflamatorios. (La dosis de saponina en ciertos 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 placas ateroscleróticas en ratones, y se han relacionado con actividad antitumoral contra el cáncer

Las saponinas también tienen otros usos para el hogar y el cuidado private, como para hacer jabón. Originalmente llamado así por su presencia en las raíces de la planta de saponaria (tienda de jabón), las saponinas pueden disolverse en agua para crear un caldo espumoso. “La naturaleza es muy buena para fabricar productos químicos”, cube Osbourn con admiración.

En el futuro, ella y su equipo están interesados ​​en aprender a sintetizar más de estos compuestos de origen pure, para recrearlos a mayor escala sin tener que dañar ningún pepino de mar y «aprovechar toda la diversidad de triterpenos que existe en naturaleza.» En última instancia, piensa, 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 una vez le sirvieron a Osbourn para el almuerzo cuando asistía a una conferencia en China. «Fue bastante masticable», cube ella. “Estoy seguro de que fue bueno para mí”.