Departamento de Química Biológica

El Departamento de Química Biológica está conformado por tres Grupos de Investigación categorizados por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, Paraguay, y en cada grupo se desarrollan líneas de investigación lideradas por un investigador. 

Grupo de Investigación: Metabolitos bioactivos de plantas y microorganismos 

1. Estudio del metabolismo secundario de plantas y microorganismos: Macrophomina phaseolina es un fitopatógeno de sumo interés, especialmente por su presencia en cultivos relevantes para Paraguay como la soja o el sésamo. La secuenciación del genoma de M. phaseolina ha revelado que este patógeno posee un arsenal de 75 genes posiblemente asociados al metabolismo secundario, principalmente genes que codifican para policétido sintasas (PKS), péptido sintasas no ribosómicas (NRPS) e híbridos PKS-NRPS. Pocos metabolitos secundarios han sido descritos en este hongo, por lo que existe una inmensa riqueza química inexplorada en el metaboloma de M. phaseolina. Muchos de esos metabolitos podrían ser fitotoxinas, moléculas de señalización y/o comunicación inter e intra especie, o incluso actuar como agentes de control del crecimiento de otros organismos.
2. Actividad biológica de productos naturales microbianos: La creciente aparición de microorganismos resistentes a los antimicrobianos de uso convencional representa uno de los principales desafíos actuales para la salud pública. En este contexto, los productos naturales obtenidos de microorganismos constituyen una fuente importante de moléculas bioactivas con potencial aplicación farmacéutica y biotecnológica. Entre los microorganismos productores de metabolitos secundarios, los hongos filamentosos poseen una amplia capacidad biosintética que les permite sintetizar compuestos con diversas actividades biológicas. La línea de investigación se centra en el estudio de metabolitos producidos por hongos de los géneros Macrophomina y Trichoderma frente a patógenos de importancia clínica, especialmente hongos del género Candida y el Virus del Herpes Simple tipo I (HSV-1).
   
   

Grupo de Investigación: Química Biológica de Microorganismos

• Caracterización químico – biológica de microorganismos: Uno de los mayores problemas con el desarrollo de los cultivos, es el ataque de ciertos hongos fitopatógenos. La utilización de productos químicos para combatir estos fitopatógenos puede resultar eficiente, pero el uso indiscriminado de los mismos acarrea muchas veces contaminaciones de los suelos, aire, agua y de los propios alimentos o productos agrícolas, por ende, se incrementa la investigación y el uso de métodos biológicos para controlar a los patógenos. Uno de los métodos utilizados con este propósito es el control biológico a través de antagonistas, entre los cuales, los hongos del género Trichoderma poseen excelentes cualidades por su versatilidad, adaptabilidad y fácil manipulación, lo que ha permitido su utilización en el manejo de enfermedades de plantas causadas por patógenos fúngicos del suelo, como hongos del género Phytophthora, Rhizoctonia, Sclerotium, Pythium y Fusarium, entre otros. Los mecanismos de acción mediante los cuales los aislados del género Trichoderma enfrentan al patógeno, son fundamentalmente de tres tipos: competencia directa por el espacio o los nutrientes, fungistasis mediante producción de metabolitos secundarios de naturaleza volátil o no volátil y parasitismo directo de las especies sobre los hongos fitopatógenos. La participación de proteínas y de metabolitos secretados por Trichoderma es de especial interés en esta línea de investigación

• Control epigenético de expresión de moléculas bioactivas de hongos. Los metabolitos secundarios constituyen un grupo heterogéneo de moléculas de bajo peso molecular que, a diferencia de los metabolitos primarios, no son indispensables para asegurar el desarrollo del organismo que los produce. Muchos microrganismos son capaces de biosintetizar una amplia diversidad de metabolitos secundarios, en especial diversas bacterias y hongos, que utilizan estas moléculas para obtener ventajas adaptativas en el medio en que se desarrollan, dado que constituyen señales químicas para la comunicación intra- e inter-especie, para inhibir el crecimiento de competidores o como toxinas en la interacción huésped-patógeno. Los metabolitos secundarios presentan una amplia diversidad estructural y tienden a ser bioactivos, por lo que tienen notables aplicaciones farmacológicas y agrícolas, lo que hace de estas biomoléculas un recurso importante para el desarrollo de nuevos productos útiles en la actividad humana. El estudio y descubrimiento de metabolitos secundarios a partir de hongos y bacterias para el desarrollo de drogas terapéuticas, así como de agroquímicos de alta especificidad que permitan un control integrado de plagas y malezas más amigable con el medio ambiente. Para ello, gracias a los avances en las técnicas moleculares, la información aportada por la genómica y proteómica, así como la mejor comprensión actual de los factores que controlan la expresión de los genes a nivel epigenético, es posible la búsqueda de nuevos agentes químicos desde un enfoque más racional, así como un estudio más profundo de los procesos implicados en su biosíntesis.
  
  

Grupo de Investigación: Proteómica de plantas y microorganismos

1. Bioquímica y proteómica de plantas y microorganismos: El análisis masivo de biomoléculas como la proteómica permite tener una visión más cercana a lo que está ocurriendo en un determinado sistema biológico, y la bioquímica permite verificar las hipótesis generadas a través de estas herramientas. Dentro de esta línea de trabajo apuntamos a la búsqueda de proteínas alergénicas, evaluación de la diversidad en cultivos de sésamo, explicar las diferencias fenotípicas existentes entre las variedades de este cultivo, intentamos comprender los mecanismos moleculares que utilizan las plantas para su defensa ante una invasión por fitopatógenos, y cómo estos fitopatógenos logran ingresar y evadir estos mecanismos de defensa de la planta mediante secreción de moléculas bioactivas generando finalmente una disminución en la producción o la muerte de la planta .
2. Cultivo in vitro de plantas de interés agronómico: El establecimiento de una metodología de regeneración in vitro de una especie es estrictamente necesario para aplicar herramientas biotecnológicas para su mejora o para explicar los mecanismos moleculares responsables de diferencias fenotípicas observadas. Actualmente la especie en estudio es Sesamun indicum y Stevia rebaudiana.