Los LIMONIODES, el camino biosintético para su producción y sus nuevas posibilidades
Que son los limonioides
Los limonoides son una familia de compuestos orgánicos valiosos producidos por ciertas plantas, incluyendo la familia de las caobas y los cítricos. Son químicamente clasificados como triterpenos, que son moléculas complejas que consisten en varias unidades de isopreno. Los limonoides tienen una amplia gama de aplicaciones, incluyendo insecticidas amigables con las abejas y posibles medicamentos contra el cáncer.
Los limonoides se han conocido durante mucho tiempo en la medicina tradicional de varias culturas y se han utilizado en la industria de alimentos y fragancias debido a sus propiedades organolépticas. Son un grupo de compuestos orgánicos que se encuentran de forma natural en varias plantas, incluyendo algunas especies de cítricos y de la familia de la caoba. El primer limonoide identificado fue el limonin, que fue aislado en 1926 de las semillas de los limones amargos (Citrus aurantium) por investigadores japoneses. Desde entonces, se han identificado muchos otros limonoides en varias especies de plantas y se han estudiado sus propiedades biológicas y aplicaciones en diferentes campos, como la industria de alimentos, la farmacología y la agricultura. La investigación más reciente ha permitido desentrañar la vía biosintética de los limonoides y abrir nuevas posibilidades para su producción y aplicación en diferentes campos.
Desentrañando la vía biosintética para la producción de limoniodes
En 2019, el equipo de investigación del John Innes Centre y la Universidad de Stanford pudo desentrañar el camino biosintético de los limonoides mediante el uso de herramientas genómicas y de análisis molecular. Este descubrimiento ha abierto nuevas posibilidades para producir estos compuestos a través de técnicas de biotecnología y para desarrollar nuevas aplicaciones para los limonoides en diferentes campos.
El equipo de investigación del Centro John Innes utilizó herramientas genómicas para cartografiar el genoma de Melia azedarach, una especie de caoba, y combinó esto con análisis molecular para revelar las enzimas en la vía biosintética. Según Hannah Hodgson al encontrar las enzimas necesarias para producir limonoides, se abre la posibilidad de una fuente de producción alternativa de estos valiosos compuestos, que hasta el momento solo se podían producir por extracción de material vegetal.
Según los investigadores las estructuras de los limoniodes son estructuras son demasiado complicadas para producir eficientemente por síntesis química. Con el conocimiento de la vía biosintética, ahora puede ser posible utilizar un organismo huésped (plantas huesped) para producir estos compuestos. Este método puede producir mayores cantidades de limonoides de manera más sostenible.
Aumentar el suministro de limonoides podría permitir el uso más generalizado de azadirachtina, el limonoide antiinsectos obtenido del árbol de neem y utilizado en la protección comercial y tradicional de cultivos. Azadirachtina es una opción efectiva, de rápida degradación y amigable con las abejas para la protección de cultivos, pero no se usa ampliamente debido a la oferta limitada y por lo tanto su costo.
Producir limoniodes por vía biosintética
Los investigadores pudieron producir dos limonoides relativamente simples, azadirona de Melia azedarach y kihadalactona A de cítricos; y cree que los métodos utilizados aquí ahora se pueden aplicar como una plantilla para producir triterpenos más complicados.
La investigación fue financiada por Syngenta y BBSRC a través de un premio de colaboración industrial.
Mas detalles de la investigación
El equipo de investigadores ensambló un genoma a nivel cromosómico de Chinaberry (Melia azedarach), dentro del cual encontraron los genes que codifican 10 enzimas adicionales requeridas para producir el precursor de azadirachtina, el azadirone. En paralelo, el equipo que trabajaba en Stanford pudo encontrar las 12 enzimas adicionales requeridas para hacer khidalactone A.
La expresión de estas enzimas en N. benthamiana permitió su caracterización, con la ayuda de la cromatografía líquida de espectrometría de masas (LC-MS) y la espectroscopía de resonancia magnética nuclear (NMR), tecnologías que permiten el análisis a nivel molecular de las muestras.
Mas información en: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf1017
Aplicaciones de los limoniodes
Los limonoides tienen una amplia gama de aplicaciones, incluyendo:
- Insecticidas amigables con las abejas: La azadirachtina, un tipo de limonoide, es un insecticida natural que es amigable con las abejas y se utiliza para controlar una variedad de plagas agrícolas.
- Potencial como medicamentos contra el cáncer: Los limonoides tienen propiedades anticancerígenas y se están investigando como posibles tratamientos contra varios tipos de cáncer.
- Agentes antivirales: Algunos limonoides tienen actividad antiviral y pueden ser útiles para tratar ciertas infecciones virales.
- Antiinflamatorios: Los limonoides también tienen propiedades antiinflamatorias y pueden ser útiles en el tratamiento de enfermedades inflamatorias crónicas.
- Agentes hipocolesterolémicos: Algunos limonoides pueden ayudar a reducir los niveles de colesterol en la sangre y podrían ser útiles en el tratamiento de enfermedades relacionadas con el colesterol alto.
- Saborizantes y fragancias: Algunos limonoides se utilizan en la industria alimentaria y de fragancias como saborizantes y fragancias debido a su aroma a limón y su sabor amargo.
