Avances en la investigación sobre metabolitos secundarios y actividades farmacológicas de actinomicetos polares
Los actinomicetos pertenecen al filo Actinobacteria y son bacterias Gram positivas. Los metabolitos secundarios derivados de actinomicetos representan alrededor del 45% de los metabolitos secundarios derivados de microorganismos, y presentan una serie de actividades biológicas, como efectos antitumorales, antibacterianos, antiinflamatorios, antivirales y antiangiogénicos. Los antibióticos derivados de actinomicetos representan el 70% de los antibióticos naturales registrados, y algunos se han utilizado ampliamente en la práctica clínica, como la vancomicina y la azitromicina. Las actinobacterias siempre se han considerado una buena fuente de nuevos metabolitos secundarios activos de origen microbiano.
Las regiones polares suelen incluir los polos norte y sur y sus subregiones, caracterizadas por bajas temperaturas, luz diurna polar y fuerte radiación ultravioleta. Los microorganismos polares han desarrollado una regulación genética y unas funciones metabólicas únicas para adaptarse a las condiciones polares extremas, por lo que poseen el potencial de producir metabolitos secundarios estructuralmente novedosos. En los últimos años, los investigadores han descubierto muchos metabolitos secundarios estructuralmente únicos y muy activos procedentes de actinomicetos polares. En este artículo se revisan los avances de la investigación sobre metabolitos secundarios y actividades farmacológicas de actinomicetos polares desde 1999 hasta 2021. Según sus tipos de estructura química, pueden clasificarse en péptidos, alcaloides, terpenos, macrólidos, policetonas, macrolactamas y otras categorías. En este artículo se resumen los metabolitos secundarios derivados de actinomicetos polares descubiertos recientemente (véase la Tabla 1), que pueden servir de base para un mejor desarrollo y utilización de los recursos de actinomicetos polares.

De 1999 a 2021, se notificaron 104 metabolitos secundarios de actinomicetos polares tanto a escala nacional como internacional, de los cuales 44 (42,3%) eran compuestos nuevos. El resumen de los nuevos metabolitos secundarios se muestra en la Tabla 1. La mayoría de los metabolitos secundarios de actinomicetos polares se aislaron del género Streptomyces (74,5%), mientras que una pequeña parte se aisló del género pseudo Nocardia (14,2%), del género Bacillus termófilo (2,8%), de géneros similares a Nocardia (0,9%) y de otros géneros (7,7%) (Figura 8, izquierda). Según la clasificación de los tipos de estructura química, entre los 104 metabolitos secundarios, 21 (20,2%) son compuestos peptídicos, 9 (8,7%) son alcaloides, 11 (10,6%) son terpenos, 15 (14,4%) son macrólidos, 19 (18,3%) son policetonas, 6 (5,8%) son macrolactamasas y 23 (22,1%) son otros tipos de compuestos. Los principales tipos estructurales son péptidos, policetonas, macrólidos, etc. (Figura 8, derecha). Entre ellos, los metabolitos secundarios con estructuras muy raras incluyen las nitroporosinas A (29) y B (30), la antartina (41), la gefromicina (41), etc. 60), saliniquinonas G-I (72-74), etc. La mayoría de los 104 metabolitos secundarios tienen buenas actividades farmacológicas, como antibacterianas, antifúngicas, antivirales y citotóxicas. Se caracteriza principalmente por la actividad antitumoral, que tiene actividad inhibidora sobre la leucemia, el cáncer de colon, el cáncer epidérmico, el mieloma, el cáncer cervical, el cáncer de mama, el melanoma, el cáncer gástrico y otras células tumorales. Algunos compuestos tienen una actividad significativa, como C-1027 cromóforo-V tiene citotoxicidad significativa, saliniquinones G ～ H tiene actividad antibacteriana significativa, y N - (2-hidroxifeni1) -2-fenazinamina (NHP) tiene antifúngico significativo y citotoxicidad. Además, algunos compuestos también tienen efecto inhibidor selectivo. A continuación está la actividad antibacteriana, incluida la actividad antibacteriana y antifúngica, que tiene efectos inhibitorios sobre Candida albicans, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Proteus mirabilis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis y Micrococcus luteus. Algunas tienen efectos antiangiogénicos, antioxidantes, reductores de los niveles de lípidos celulares, inhibidores de la síntesis de melanina y actividad glutamínica. Está justificado seguir investigando y desarrollando metabolitos secundarios con estructuras novedosas, incluso esqueletos raros, y actividad significativa, como las nitrosporosinas A (29) y B (30), el antagonista (41), la gefromicina (60) y la salinequina G-I (72-74).
En resumen, los actinomicetos polares disponen de abundantes recursos, siendo Streptomyces el principal foco de investigación. Otras especies raras tienen amplias perspectivas de desarrollo. Los tipos de estructura química de los metabolitos secundarios producidos por los actinomicetos polares son diversos, y muchos de ellos tienen una buena actividad biológica, especialmente actividad antitumoral, lo que tiene un gran valor para el desarrollo de fármacos. Sin embargo, la investigación sobre las vías biosintéticas, los mecanismos activos y los aspectos clínicos de los metabolitos no se ha llevado a cabo de forma generalizada, y la mayoría de los metabolitos secundarios aislados de actinomicetos polares son compuestos conocidos. Con el desarrollo de la tecnología bioinformática, se han obtenido más secuencias genómicas de actinomicetos polares mediante secuenciación, y se han descubierto y notificado cada vez más BGC de actinomicetos polares, como PKS, genes NRPS, genes de enzimas halogenadas, genes relacionados con terpenos y derivados de oligosacáridos, etc. Se puede observar que los actinomicetos polares tienen un gran potencial para sintetizar metabolitos secundarios activos y adaptarse a entornos polares, lo que proporcionará fuentes más ricas y diversas de nuevos compuestos para el desarrollo de nuevos fármacos. Al mismo tiempo, las vías biosintéticas de los nuevos metabolitos secundarios serán más fáciles de descifrar y merecerán más investigación y desarrollo. Aunque actualmente se conocen la mayoría de los compuestos aislados de actinomicetos polares, es posible que los "genes silenciosos" responsables de la biosíntesis de nuevos compuestos no se expresen durante la fermentación. Por lo tanto, la expresión de los "genes silenciosos" en las cepas puede estimularse optimizando las condiciones de fermentación, el co-cultivo microbiano y otros métodos. En combinación con la extracción de genes, el cribado de la actividad y otros métodos, se puede guiar el aislamiento de compuestos para aislar metabolitos secundarios más activos con estructuras novedosas a partir de recursos de actinomicetos polares. Estudiando más a fondo los mecanismos de acción relevantes, aumentando los esfuerzos de investigación clínica, y proporcionando una base para el desarrollo de fármacos innovadores.