Los antibióticos fúngicos en el queso afectan el crecimiento del microbioma
Washington, DC – Los hongos producen metabolitos que los humanos han usado para mejorar su salud. Por ejemplo, secretan penicilina, que luego se purifica y se usa como antibiótico para humanos, lo que lleva al desarrollo de muchos otros antibióticos. Sin embargo, la ecología de los metabolitos fúngicos en las comunidades microbianas no se comprende bien. En un nuevo estudio, los investigadores están utilizando cortezas de queso para demostrar que los antibióticos fúngicos pueden influir en el desarrollo de microbiomas. El estudio se publica en mBio, una revista de acceso abierto de la Sociedad Americana de Microbiología.
“Mi laboratorio está interesado en cómo los hongos dan forma a la diversidad de comunidades microbianas donde viven. Los hongos prevalecen en muchos ecosistemas microbianos, desde los suelos hasta nuestros propios cuerpos, pero sabemos mucho menos sobre su diversidad y funciones en los microbiomas en comparación con las bacterias más estudiadas”, dijo el investigador principal del nuevo estudio. Benjamin Wolfe, PhD, asociado profesor en el Departamento de Biología de la Universidad de Tufts. Su laboratorio estudia cómo los hongos interactúan con otros microbios en comunidades microbianas, con énfasis en las interacciones entre bacterias y hongos. «Para estudiar la ecología de los hongos y sus interacciones con las bacterias, utilizamos cortezas de queso como modelo de ecosistema microbiano para comprender estas cuestiones biológicas básicas», dijo Wolfe.
Las cortezas de queso son comunidades microbianas que se forman en la superficie de los quesos añejados naturalmente como el brie, el taleggio y algunos cheddars. Las capas esponjosas ya veces pegajosas en la superficie de estos quesos son comunidades de microbios que se desarrollan a medida que el queso envejece. Descomponen lentamente la cuajada del queso a medida que crecen en la superficie y producen sabores y pigmentos que le dan a cada queso artesanal propiedades únicas.
Hace varios años, un quesero contactó a Wolfe con un problema de moho: un moho se estaba volviendo abundante en las superficies de los quesos del quesero e interrumpía el desarrollo normal de su corteza. Parecía que las costras estaban desapareciendo a medida que el moho invadía su bodega de queso. Esta invasión de moho brindó una oportunidad perfecta para que Wolfe y sus colegas estudiaran la ecología, la genética y la química de las interacciones entre hongos y bacterias.
El equipo de Wolfe comenzó una colaboración con el laboratorio de Nancy Keller en la Universidad de Wisconsin para tratar de comprender cómo este moho estaba afectando a la comunidad microbiana de la corteza. Querían saber qué le estaba haciendo el moho a los microbios en la corteza y qué químicos podría producir el moho que podría alterar la corteza.
Para realizar su estudio, los investigadores primero eliminaron un gen (laea) en el Penicillium moho que se sabe que controla la expresión de sustancias químicas que los hongos pueden secretar en su entorno. Estos compuestos se denominan metabolitos especializados o secundarios. «Sabemos que muchos hongos pueden producir metabolitos que son antibióticos porque los hemos usado como medicamentos para humanos, pero sabemos muy poco sobre cómo funcionan los antibióticos fúngicos en la naturaleza», dijo el Dr. Wolfe. “¿Los hongos realmente usan estos compuestos para matar a otros microbios? ¿Cómo afectan estos antibióticos producidos por los hongos al desarrollo de las comunidades bacterianas? Agregamos nuestro normal y nuestro laea-borrado Penicillium a una comunidad de bacterias de la corteza del queso para ver si la eliminación laea provocó cambios en la forma en que se desarrolló la comunidad de bacterias.
Los investigadores encontraron que cuando quitaron laeala mayor parte de la actividad antibacteriana de Penicillium se perdió el molde. Esto fue emocionante porque permitió a los investigadores reducir las regiones específicas del genoma fúngico que podrían ser responsables de producir los compuestos antibacterianos. Eventualmente pudieron reducirlo a una clase de compuestos llamados pseudotinas. Son metabolitos producidos por una variedad de hongos que han demostrado tener actividades biológicas interesantes, incluida la modulación del sistema inmunológico, la eliminación de insectos y la inhibición de bacterias.
El estudio es el primero en demostrar que las pseudotinas pueden controlar el crecimiento y desarrollo de las comunidades bacterianas que viven con este hongo. Las pseudotinas producidas por la Penicillium mohos en el queso son fuertemente antibacterianos e inhiben significativamente algunas bacterias sobre otras (las bacterias inhibidas fueron Estafilococo, Brevibacterias, BraquibacteriaY psicobacterias, que se encuentra en muchos quesos artesanales). Esto provocó un cambio drástico en la composición del microbioma de la corteza del queso en presencia de la Penicillium-produce pseudoestaños.
Este estudio demuestra que los antibióticos secretados por hongos pueden controlar el desarrollo de microbiomas. Dado que muchos hongos producen metabolitos similares en una variedad de otros ecosistemas, desde el microbioma humano hasta los ecosistemas del suelo, los investigadores esperan que estos mecanismos de interacciones entre hongos y bacterias estén muy extendidos.
«Nuestros resultados sugieren que algunas especies de mohos molestos en los quesos artesanales pueden alterar el desarrollo normal del queso mediante el despliegue de antibióticos», dijo Wolfe. “Estos hallazgos nos permiten trabajar con los queseros para identificar qué mohos son malos y cómo tratarlos en sus bodegas de queso. También nos ayuda a entender que cada vez que comemos queso artesanal, estamos consumiendo los metabolitos que los microbios usan para competir y cooperar en las comunidades.
El estudio fue financiado por un premio CARRERA de la Fundación Nacional de Ciencias (Subvención # 1942063).
