El péptido poli-lisina inhibe el moho azul en manzanas almacenadas

Penicillium expansum es un hongo ascomiceto, el agente causal del moho azul, responsable de enormes pérdidas poscosecha en las manzanas (Malus × domestica Borkh, familia Rosaceae). También, es un patógeno importante que afecta a frutas y verduras. Sus esporas pueden permanecer en la epidermis durante mucho tiempo y se propagan desde las infectadas a las próximas, ocasionando importantes pérdidas económicas durante el almacenamiento. 

Además, P. expansum puede secretar patulina y citrinina en las manzanas, dos micotoxinas potencialmente mutagénicas, y neurotóxicas, lo que influye seriamente en la seguridad del consumo de la manzana y sus derivados. 

Estudios recientes han demostrado que el polipéptido épsilon-poli-L-lisina (ε-PL) inhibe el desarrollo de  P. expansum en manzanas, Penicillium  digitatum en cítricos, Botrytis cinerea en azufaifa, tomate cherry, fresa y uva, y Alternaria alternata en tomate.

Efectos inhibidores de la poli-lisina

Se investigaron los efectos inhibidores de ε-PL contra P. expansum en manzanas y los resultados mostraron que dosis de 600 mg L-1 previenen el desarrollo de P. expansum y controlan la descomposición. 

Muchas estrategias de conservación de alimentos utilizan ε-PL para suprimir los patógenos transmitidos por los alimentos en condimentos, postres, y jugos de frutas. 

La ε-poli-L-lisina (ε-PL) es un poli(aminoácido) natural de grado variable de polimerización, que posee una excelente actividad antimicrobiana y se ha utilizado ampliamente en las industrias alimentaria y farmacéutica. 

La poli-lisina y su origen

Consta de 25 a 35 residuos de L-lisina con enlaces amida formados entre los grupos ε-amino y α-carboxi. Dado que tiene muchas características valiosas, como solubilidad en agua, ser biodegradable, comestible y no tóxico para los humanos y el medio ambiente, el ε-PL se lo usa ampliamente. 

Es sintetizado por varios microorganismos. Actualmente, se han seleccionado un número cada vez mayor de cepas productoras de ε-PL como resultado del desarrollo de nuevos métodos de detección, principalmente en Streptomyces, especialmente en S. albulus, que proporciona la producción más alta de ε-PL (70 g/L) en fermentación líquida. 

Algunos otros actinomicetos, como Kitasatospora, Streptomyces ahygroscopicus, Streptomyces griseofuscus y Streptomyces diastatochromogenes también se han investigado en algunos estudios con diversos grados de éxito. Otras especies como, Bacillus subtilis SDNS marino, Bacillus thuringiensis, Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Lactobacillus delbrueckiistrain, Lactococcus lactisstrain y Corynebacterium variabile también tienen el potencial de ser productores industriales de ε-PL .

¿Cómo inhibe ε-PL al moho verde de las manzanas?

Se investigaron mediante análisis del transcriptoma los mecanismos moleculares de la inhibición de ε-PL sobre P. expansum en manzanas infectadas. 

La secuenciación de alto rendimiento de ARN (RNA-seq) es de suma importancia para explotar la información y los niveles de expresión de numerosas moléculas de ARN, incluidos ARNm y  ARNnc (mensajeros y no codificantes), en un momento dado y en un estado particular de una especie.

Esta técnica permite analizar datos genómicos para aclarar el mecanismo inhibidor de sustancias antifúngicas frente a hongos patógenos de frutas y hortalizas poscosecha como P. expansum.

De esta manera, se ha elucidado que los mecanismos de ε-PL sobre P. expansum en manzanas infectadas son varios e incluyen:  

• Reducción del potencial antioxidante, incluida la disminución de la expresión de genes que codifican superóxido dismutasa, catalasa, glutatión s-transferasa, xantina deshidrogenasa, D-aminoácido oxidasa , fenómenos que debilitan la capacidad de eliminación de ROS de las células de P. expansum causándoles daño oxidativo;
• Disminución de su virulencia hacia las manzanas, por reducir la expresión de genes que codifican enzimas que participan de la degradación de la pared celular, como pectinasas y celulasas;
• Alteración de la función mitocondrial de P. expansum, incluida la reducción de la expresión de varios genes que codifican enzimas de vías metabólicas energéticas como la glucólisis, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa, lo que lleva a una síntesis insuficiente de ATP, debilita la resistencia de P. expansum al estrés externo y, finalmente, ralentiza el proceso de invasión de las manzanas; 
• Daños a la integridad de las membranas celulares de P. expansum, incluida la reducción de la expresión de genes que codifican enzimas como la ergosterol sintetasa (el ergosterol es un componente importante de las membranas plasmáticas de hongos);
• Inhibe la diferenciación de conidios.

Potencial

Generalmente se emplean antisépticos sintéticos para controlar las enfermedades de las manzanas poscosecha. Sin embargo, el uso indiscriminado de grandes cantidades de estos  fungicidas puede afectar negativamente a la salud humana y provocar contaminación al medio ambiente. 

Es de gran importancia desarrollar un método eficaz y más seguro para controlar la descomposición producida por el moho azul en las manzanas poscosecha.

Fuentes

Dou, Y.; Dhanasekaran, S.; Legrand, G.; Ngea, N.; Yang, Q.; Zhang, X.; Zhao, L.; Wang, K.; Zhang, H. (2024). Transcriptome analysis provides insights into potential mechanisms of epsilon-poly-L-lysine inhibiting Penicillium expansum invading apples. Postharvest Biology and Technology, 207: 112622.

Wang, L.; Zhang, C.; Zhang, J.; Rao, Z.; Xu, X.; Mao, Z.; Chen, X. (2021). Epsilon-poly-L-lysine: Recent Advances in Biomanufacturing and Applications. Front. Bioeng. Biotechnol., 9.

Imagen

https://www.megacurioso.com.br/ciencia/123401-as-macas-que-voce-consome-podem-ter-sido-produzidas-ha-um-ano.htm  Acceso el 05/01/2024.