Metabolitos de invertebrados marinos y sus microorganismos simbióticos: descubrimiento, minería y aplicación de la diversidad molecular

Metabolitos de invertebrados marinos y sus microorganismos simbióticos: descubrimiento, minería y aplicación de la diversidad molecular.

Los metabolitos de los organismos marinos han demostrado ser una rica fuente para el descubrimiento de múltiples moléculas bioactivas potentes con diversas estructuras. En los últimos años, iniciamos un programa para investigar la diversidad de los metabolitos secundarios de los invertebrados marinos y sus microorganismos simbióticos recolectados del Mar de China Meridional. En esta revisión, se resumen casos representativos que se centran en la diversidad molecular, la minería y la aplicación de productos naturales de estos organismos marinos. Para proporcionar una introducción completa al campo de los productos naturales marinos, destacamos las moléculas típicas, incluidas sus estructuras, síntesis química, bioactividades y mecanismos, relaciones estructura-actividad, así como biogénesis. La extracción de microorganismos de origen marino para producir nuevos metabolitos secundarios también se analiza a través de la estrategia OSMAC y mediante la modificación epigenética química parcial. Un amplio prospecto ha revelado una gran cantidad de productos naturales bioactivos con estructuras novedosas de organismos marinos, especialmente de corales blandos, gorgonias, esponjas y sus hongos y bacterias simbióticos.

Se ha demostrado que el medio marino es una rica fuente de nuevos productos naturales bioactivos para el descubrimiento de fármacos. Los arrecifes de coral se encuentran entre los ecosistemas más productivos y son una fuente de un gran grupo de productos biosintéticos estructuralmente únicos. Hasta la fecha, se han identificado más de 40.000 productos naturales marinos (MNP) a partir de diversos organismos marinos, como esponjas, cnidarios, tunicados, moluscos, equinodermos, briozoos, algas rojas, algas pardas, algas verdes y microorganismos (Carroll et al. 2019 ; Deshmukh et al. 2017 ; Jiménez 2018 ;. Leal et al 2016 ; Newman y Cragg 2016b). La tendencia al alza en el descubrimiento de nuevos MNP provenientes de microorganismos marinos continúa sin cesar y ahora representa el 57% del total de nuevos MNP reportados en 2017 (Carroll et al. 2019 ). Según los supuestos orígenes biogenéticos, estos MNP se pueden clasificar como policétidos, terpenoides, alcaloides, esteroides, lactonas, péptidos, fenoles y lípidos. Además, una gran proporción de MNPs presentan interesantes actividades farmacéuticas, como actividades citotóxicas, antimicrobianas, hipolipidémicas, antiinflamatorias, antipalúdicas, analgésicas y antiasmáticas (Según los siguientes sitios web: http://marinepharmacology.midwestern.edu ; Jiménez 2018). Por lo tanto, las MNP se consideran una fuente excelente y potencialmente valiosa de nuevas entidades químicas con estructuras novedosas y distintos mecanismos de acción. Hasta la fecha, se han aprobado 13 agentes terapéuticos que podrían considerarse derivados de las MNP (Altmann 2017 ; Jiménez 2018 ; Newman 2019 ; Pereira et al. 2019 ). Además, más de 30 derivados de MNP constituyen la cartera clínica farmacéutica marina mundial en las Fases III, II o I del desarrollo de fármacos (según los siguientes sitios web: http://marinepharmacology.midwestern.edu ; http: //pharma.id.informa .com (consultado el 6 de agosto de 2019); Jiménez 2018 ; Newman 2019; Pereira y col. 2019 ). El potencial significativo para el desarrollo de nuevos fármacos basados en MNP en todas las áreas de la enfermedad se ha discutido previamente (Newman y Cragg 2016a ).

Los invertebrados marinos han demostrado ser una fuente primaria de MNP bioactivos, ya que muchos sirven como herramientas de defensa química contra depredadores, competidores y otras presiones ecológicas. Se ha demostrado que el verdadero origen de la mayoría de las MNP parecen ser los microorganismos que conviven con los invertebrados. La mayoría de los invertebrados son sésiles, de cuerpo blando y se mueven lentamente, por lo que están sujetos a una posible depredación de parásitos y una colonización microbiana perjudicial. Por lo tanto, requieren un complejo arsenal de metabolitos secundarios producidos por sus microorganismos simbióticos para facilitar una forma de defensa química (Jiménez 2018 ; Wang et al. 2008). Esta es probablemente la razón por la que los MNP de invertebrados marinos y sus microorganismos simbióticos son una fuente rica de metabolitos secundarios diversos y bioactivos (Martins et al. 2014 ; Mayer et al. 2010 ; Newman y Cragg 2016b ). La ecología química subyacente a las interacciones invertebrados-microorganismos brinda una gran oportunidad para que los químicos de productos

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