Proprietà anti-melanoma scoperte in un’ascidia

In un nuovo articolo pubblicato su mSphere, un team finanziato dalla National Science Foundation degli Stati Uniti del Desert Research Institute, del Los Alamos National Laboratory e dell’Università della Florida del sud ha fatto passi da gigante verso la ricerca di un composto naturale contro il melanoma chiamato “Palmerolide A” per la sua fonte.

L’ecosistema marino antartico ospita una ricchezza di innovazione biologica e chimica che è cresciuta di concerto nel corso dei millenni dall’isolamento del continente e dalla formazione della corrente circumpolare antartica. L’indagine scientifica sulla novità dei prodotti naturali marini prodotti dagli invertebrati bentonici antartici ha portato alla scoperta di un macrolide bioattivo, il palmerolide A, che ha un’attività specifica contro il melanoma e ha notevoli promesse come terapeutico antitumorale. Mentre questo composto è stato isolato dall’ascidia antartica Synoicum adareanum, da allora è stato ipotizzato che la sua biosintesi sia mediata microbicamente, date le somiglianze strutturali con i macrolidi ibridi peptide-polichetide non ribosomiali prodotti microbicamente. 

In questo studio i ricercatori descrivono un’indagine abilitata al metagenoma volta a identificare il cluster di geni biosintetici (BGC) e l’organismo produttore di palmerolide A. È stato identificato un BGC candidato di 74 kbp che codifica il macchinario enzimatico multimodulare e si è scoperto che ospita caratteristiche chiave previste come necessarie per la biosintesi del palmrolide A. Indagini su campioni di microbioma ascidia mirati al candidato BGC hanno rivelato un’elevata correlazione tra i bersagli del gene palmerolide e una singola variante del gene 16S rRNA ( R = da 0,83 a 0,99). Attraverso ripetuti cicli di sequenziamento del metagenoma seguiti dal binning contigs in genomi assemblati nel metagenoma, i ricercatori sono stati in grado di recuperare un genoma quasi completo (10 contigs) dell’organismo produttore di BGC, un nuovo verrucomicrobium all’interno della famiglia delle Opitutaceae proposto come “Candidatus Synoicihabitans palmerolidicus”. Il raffinato assemblaggio del genoma ospita cinque copie BGC altamente simili, insieme a caratteristiche strutturali e funzionali che fanno luce sulla natura associata all’ospite di questo batterio unico.

La fonte è un microbo che vive in  Synoicum adareanum, una specie di ascidia comune nelle acque dell’arcipelago dell’isola di Anvers in Antartide.

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“Sospettavamo da tempo che il palmerolide A fosse prodotto da uno dei tanti tipi di batteri che vivono in questa specie di ascidie”, ha affermato l’autore principale Alison Murray del Desert Research Institute. “Ora siamo stati in grado di identificare il microbo specifico che produce il composto, un enorme passo avanti verso lo sviluppo di un trattamento di derivazione naturale per il melanoma. Questa è la prima volta che abbiamo abbinato un prodotto naturale antartico al macchinario genetico responsabile della sua biosintesi. Non possiamo andare in Antartide e raccogliere queste ascidie, ma ora che comprendiamo il meccanismo genetico sottostante, possiamo trovare una soluzione biotecnologica per produrre questo composto”.

Synoicum adareanum raffigurato con una stella marina in 80 piedi d’acqua vicino a Bonaparte Point, in Antartide. Credito immagine: Bill Baker/USF

Per sopravvivere nell’ambiente aspro e insolito del fondale antartico, le ascidie e altri invertebrati come spugne e coralli hanno sviluppato relazioni simbiotiche con microbi che svolgono un ruolo nei pigmenti fotoprotettivi, nella bioluminescenza e nelle difese chimiche.

I composti prodotti da questi microbi possono avere applicazioni nella scienza, nella salute e nell’industria. “Palmerolide A è uno dei tanti esempi”, dicono gli scienziati.

“Gli organismi antartici hanno molto da offrire nella nuova sintesi biochimica e nei suoi macchinari genetici e nuovi prodotti naturali che possono essere sviluppati attraverso la biotecnologia per affrontare sfide come il trattamento del cancro“, ha affermato Maria Vernet, Direttrice del programma presso l’Ufficio NSF.

Fonte: NSF