Tricotecenos: Biosíntesis, importancia en la interacción con cultivos y estrategias de degradación

El presente trabajo aborda un estudio integral de los tricotecenos, un grupo de metabolitos secundarios de hongos con importantes implicaciones toxicológicas, ecológicas y biotecnológicas. El objetivo general de la tesis fue caracterizar los mecanismos de biosíntesis y las funciones biológicas de los tricotecenos en hongos de interés agrícola, analizar sus interacciones con cultivos y explorar estrategias biológicas de detoxificación del desoxinivalenol (DON) mediante bacterias aisladas de suelos agrícolas.

El enfoque metodológico se basó en la caracterización funcional de genes y enzimas implicados en la biosíntesis de tricotecenos mediante mutagénesis dirigida, análisis metabolómicos y ensayos de actividad antifúngica y fitobiológica. El estudio se complementó con análisis de muestras de suelo capaces de degradar DON, empleando este tricoteceno como única fuente de carbono y monitorizando los productos de degradación mediante cromatografía líquida y espectrometría de masas de alta resolución.

En los estudios de biosíntesis, los resultados revelaron diferencias funcionales significativas entre las monooxigenasas citocromo P450 implicadas en la hidroxilación de intermediarios biosintéticos. Mientras TRI13 y TRI22 mostraron especificidades estrictas, el enzima TRI11 evidenció una mayor promiscuidad de sustrato, lo que sugiere una flexibilidad estructural relacionada con la posición del oxígeno en C‑3.

Además, la deleción del gen tri22 en Trichoderma arundinaceum resultó en la producción de metabolitos no observados hasta ahora en la cepa silvestre. En el productor de tricotecenos macrocíclicos Paramyrothecium roridum, se identificó que el gen tri24, ausente en productores de tricotecenos simples, es esencial para la formación del anillo macrocíclico. Por otra parte, la caracterización del gen tri14 en T.

arundinaceum confirmó que este es necesario para la producción de harzianum A (HA) al nivel de la cepa silvestre, modulando la expresión de otros genes de biosíntesis de tricotecenos y el perfil metabolómico general.

Respecto a la actividad biológica, en un trabajo se llevó a cabo el aislamiento de cepas autóctonas de T. arundinaceum productoras de HA y se estudió su efecto sobre plantas de judía (Phaseolus vulgaris). Los aislados mostraron gran capacidad de antagonizar a los patógenos de judía Rhizoctonia solani y Sclerotinia sclerotiorum, promovieron la germinación y el crecimiento de estas plantas y activaron la expresión de genes de defensa vegetal, incluyendo la producción de quitinasas, demostrando la capacidad del HA para inducir resistencia sin comprometer el desarrollo vegetal. En los estudios de biosíntesis se confirmó que la pérdida de producción de HA reduce de forma muy significativa la actividad antifúngica de T. arundinaceum. En P. roridum, la eliminación del tri24 disminuyó su efecto fitotóxico y antifúngico, confirmando la importancia de la estructura macrocíclica.

Los experimentos de detoxificación biológica mostraron que comunidades bacterianas aisladas del suelo degradan DON principalmente mediante oxidación en C‑3, generando 3‑keto‑DON, aunque algunas pudieron lograr su mineralización total.

Los ensayos toxicológicos en células HepG2 demostraron que la degradación de DON sin residuos detectables eliminó su toxicidad, mientras la conversión a 3‑keto‑DON no la redujo significativamente. La composición de la comunidad microbiana fue un factor determinante: la pérdida de diversidad redujo la eficiencia de degradación, confirmando la naturaleza cooperativa del proceso. Finalmente, la cepa Devosia CECT 9973 degradó el DON en un 93,5% en siete días, produciendo el metabolito no tóxico 3‑epi‑DON.

En conjunto, los resultados aportan evidencia sólida sobre la diversidad funcional de los genes de biosíntesis de tricotecenos y la importancia de estos compuestos en la actividad biológica del hongo productor, abriendo nuevas perspectivas para su aprovechamiento en agricultura sostenible y biotecnología microbiana. También se demuestra que los consorcios bacterianos nativos constituyen una herramienta prometedora para la biorremediación de micotoxinas.