Estudio de la actividad antitumoral de compuestos de fenilspirodriano en Stachybotrys sp. CPCC401591, un hongo perteneciente al género del moho de la espiga de la uva
Stachybotrys, un hongo perteneciente a la familia Stachybotryaceae, es una especie saprofita o débilmente parásita que está ampliamente presente en el suelo, las plantas y los ambientes interiores húmedos. Los metabolitos secundarios producidos por este género de hongos presentan una rica variedad de tipos estructurales, como tricotecenos, diterpenos, fenilspiradrianos (PSM), policetonas, antraquinonas, péptidos cíclicos y alacalasinas. Estos compuestos tienen actividades biológicas significativas en aspectos antitumorales, antibacterianos, antipalúdicos, antivirales, de inhibición de la colesterol esterasa y antiinflamatorios. En los últimos años, se han aislado y notificado continuamente nuevas moléculas de compuestos activos derivados del género Botrytis. Li et al. aislaron e identificaron monotricotecenos a partir de S. chartarum WGC-25C-6 aislado de esponjas. Entre ellos, los compuestos tales como mytoxin A y satrotoxin G exhiben actividad antitumoral significativa contra HCT-116, HepG2, BGC-823 y otras líneas celulares, con IC50<0,01 μ mol/L. Yang et al. identificaron seis compuestos diterpenoides a partir del hongo marino derivado de la uva de papel J403-SS6. Atranone Q mostró efectos inhibitorios significativos sobre las bacterias patógenas, incluyendo Candida albicans y Enterococcus faecalis, con valores de MIC de 8 y 16 μ g / ml, respectivamente.

La familia de compuestos PSM es muy amplia, y desde 1980, Miyazaki et al. han estado estudiando el moho de la espiga de la uva S K-76, un inhibidor del complemento, fue aislado de complementi, y se han identificado y aislado cerca de 120 moléculas de compuestos de clase PSM. Ma et al. de S Once compuestos monoméricos de clase PSM se aislaron de chartarum MXH-X73. Los estudios han demostrado que la botrina apilada D puede inhibir el VIH-1 de tipo salvaje y el VIH tolerante a los inhibidores no nucleósidos de la transcriptasa inversa (INNTR) (como el VIH-1 RT-K103N), con valores de EC50 que oscilan entre 6,2 y 23,8 μ mol/L. Liu et al. de S Once moléculas dímeras de clase PSM (bistachibotyrosins L~V) fueron aisladas de Chartarum CGMCC 3.5365. Entre ellos, el compuesto bistachibotyrosin L exhibió actividad antitumoral significativa contra HepG2, HCT-116, NCI-H460 y otras líneas celulares, con valores de IC50 que van de 1,8 a 3,5 μ mol/L.
Este estudio seleccionó el hongo endofítico Stachybotrys sp. CPCC 401591 para una investigación en profundidad. Combinando la tecnología OSMAC, el análisis de redes moleculares LC-MS/MS y las características de absorción UV del compuesto PSM, se estudió la separación en fase de acetato de etilo y la purificación de los productos sólidos de fermentación de arroz de la cepa CPCC 401591. Al mismo tiempo, en combinación con modelos de cribado de células tumorales como la línea celular de cáncer de hígado humano HepG2, pretendemos extraer y aislar moléculas activas antitumorales de esta cepa. La investigación ha demostrado que el hongo del moho de la espiga de la uva CPCC 401591 puede producir compuestos PSM y es una bacteria recurso digna de una mayor investigación.

En este estudio se utilizó la tecnología OSMAC y la estrategia de análisis de redes moleculares LC-MS/MS, combinadas con diversos métodos cromatográficos y espectroscópicos modernos, para aislar 8 compuestos PSM del hongo de la espiga de la uva Stachybotrys sp. CPCC 401591. En los últimos años, la minería y el análisis de datos genómicos de hongos filamentosos han descubierto que la mayoría de los hongos suelen contener entre 40 y 60 grupos de genes biosintéticos (BGC) relacionados con la biosíntesis de productos naturales. Sin embargo, los metabolitos actualmente aislados e identificados son aún la "punta del iceberg". La mayoría de los BGC del genoma de los hongos filamentosos son silenciosos o están ocultos, y aún no se ha identificado la posible "materia oscura" codificada. La tecnología OS-MAC no tiene como objetivo la activación de grupos específicos de genes silenciados, sino más bien la modificación sistemática de parámetros de cultivo fácilmente operables (incluyendo la composición del medio, el valor del pH y la temperatura de cultivo) para obtener moléculas bioactivas estructuralmente novedosas. Esto convierte a la tecnología OSMAC en un método de investigación de bajo coste, eficiente, versátil y relativamente sencillo para activar el metabolismo secundario microbiano. Este estudio se centra en la cepa CPCC 401591 y utiliza la estrategia OSMAC para investigar los efectos de los medios de fermentación PDB, BY, F2 y arroz sobre los metabolitos secundarios fúngicos. Basándose en la abundancia y el rendimiento de metabolitos secundarios en la cepa, se determinó que el medio de cultivo de arroz era el medio de fermentación óptimo, lo que indica que la tecnología OSMAC mejora significativamente la eficiencia de la extracción de metabolitos secundarios en esta cepa. Al mismo tiempo, este estudio aplicó la estrategia de análisis de redes moleculares GNPS para analizar la fase de acetato de etilo del extracto de fermentación de la cepa CPCC 401591. Los datos de espectrometría de masas secundaria del analito se compararon con los datos de espectrometría de masas de compuestos de la base de datos para identificar rápidamente las categorías de compuestos contenidas en la muestra del analito y contribuir aún más al descubrimiento eficiente de moléculas bioactivas.

Actualmente, los compuestos PSM sólo se aíslan de hongos de los géneros Botrytis y Umeda, lo que los convierte en moléculas características de estos dos tipos de hongos. El compuesto stackybotrin D muestra una actividad significativa contra el VIH, con valores de EC50 que oscilan entre 6,2 y 23,8 μ M contra el VIH-1 wt, el VIH-1 RT-K103N y otras cepas mutantes. Jia et al. encontraron que los valores IC50 de bistachybotrysin K en líneas celulares tumorales como HCT116 y NCI-H460 oscilaron entre 1,1 y 4,7 μ M. Este estudio investigó los metabolitos secundarios en la cepa Stachybotrys sp. CPCC 401591. Mediante la combinación de la absorción UV característica de los compuestos (230, 285, 330nm) y la utilización de diversas técnicas cromatográficas y espectroscópicas modernas, las estructuras de ocho compuestos PSM fueron aislados y determinados. Combinado además con el análisis GNPS, se descubrió que el extracto de fermentación de la cepa aún contenía múltiples monómeros y moléculas de compuestos dímeros de clase PSM, pero los compuestos monómeros no pudieron obtenerse debido a su bajo contenido. Por lo tanto, se pueden encontrar más moléculas PSM aumentando aún más el rendimiento de la fermentación, optimizando las condiciones de fermentación y combinando la tecnología HPLC-UV-MS. En la actualidad, hemos completado la secuenciación del genoma completo de la cepa Stachybotrys sp. CPCC 401591, y localizado dos posibles grupos de genes biosintéticos psd1 y psd2 de compuestos PSM a través de métodos de minería del genoma. Ambos clústeres de genes contienen genes que codifican la sintasa de policétidos y la sintasa de sesquiterpenos, mientras que este clúster de genes codifica abundantes enzimas postmodificadoras (entre ellas la oxidasa P450s, la deshidrogenasa de cadena corta y la acetiltransferasa, etc.). Esto sienta las bases para nuestra futura investigación sobre el uso de estrategias de knockout génico para dilucidar las vías de biosíntesis de los compuestos PSM e identificar las funciones de las enzimas biológicas clave. Por lo tanto, este estudio indica que el hongo de la espiga de la uva Stachybotrys sp. CPCC 401591 puede producir compuestos PSM, enriqueciendo la diversidad estructural de sus metabolitos secundarios. Se trata de una importante bacteria de recurso que merece la pena seguir investigando.