Distribución de las rutas biosintéticas NRPS y PKS de metabolitos secundarios en los tres dominios de la vida
Los péptidos y policétidos no ribosomales son dos familias diversas de metabolitos secundarios con una amplia gama de actividades biológicas y de interés farmacológico. Por mencionar algunos, se incluyen toxinas, sideróforos, pigmentos, antibióticos, citostáticos e inmunosupresores.
Los péptidos y policétidos no ribosomales se sintetizan en complejos enzimáticos grandes de péptido sintetasas no ribosomales (NRPS) y poliquétido sintasas (PKS), respectivamente. Ambos sistemas de enzimas pueden ser o no modulares y son clasificados de acuerdo a la organización de sus dominios catalíticos, que determina el número y orden de los constituyentes del metabolito secundario.
Dada su importancia para producir productos complejos y con importantes actividades biológicas, en este estudio se enfocaron en obtener información sobre la ocurrencia y distribución de la capacidad de biosíntesis de péptidos y policétidos no ribosomales en 2699 genomas completos de arqueas, bacterias, hongos y protistas.
A partir de este análisis de minería genómica, se concluyó que los grupos de genes NRPS/PKS tienen arquitecturas organizacionales muy diversas, basadas en su dominio y composición de proteínas, desde la organización no modular a la modular que están relacionadas evolutivamente y distribuidas en los tres dominios de la vida.
El análisis sugirió que las enzimas biosintéticas no canónicas (no modulares) son comunes en las bacterias y es probable que produzcan péptidos y policétidos no ribosomales aún no estudiados. La dsitribución de los grupos de genes NRPS y PKS no es uniforme en bacterias, estando ausentes en organismo con genomas pequeños, tal vez por la carga metabólica que representan. También la acumulación de grupos de genes NRPS y PKS en algunas bacterias puede reflejar en parte la distribución sesgada de genomas secuenciados de patógenos y cepas ambientalmente importantes.
Descubrieron un total de 3339 grupos de genes en 991 organismos, relacionados a la maquinaria genética NRPS y PKS, muchos con productos finales desconocidos; lo que proporciona una base para la exploración de la capacidad biosintética para el descubrimiento de productos naturales.
Referencia:
Wang, H., Fewer, D. P., Holm, L., Rouhiainen, L., & Sivonen, K. (2014). Atlas of nonribosomal peptide and polyketide biosynthetic pathways reveals common occurrence of nonmodular enzymes. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(25), 9259-9264.
