Desentrañar la diversidad funcional de las poliquetidas sintasas de tipo III en los hongos

Área de la Ciencia:

• Bioquímica y Biología Molecular
• Enzimología
• La bioinformática

Sus antecedentes:

• Las policetidas sintasas de tipo III (T3PKS) son enzimas cruciales que producen diversos compuestos con relevancia ecológica y clínica.
• Si bien se han estudiado extensamente en las plantas, los T3PKS fúngicos siguen sin caracterizarse en gran medida, lo que limita nuestra comprensión de su potencial.
• Se necesita un enfoque integral para explorar el vasto potencial enzimático de los T3PKS fúngicos.

Objetivo del estudio:

• Establecer un flujo de trabajo en todo el reino para la caracterización de las poliquetases fúngicas de tipo III (T3PKS).
• Investigar la especificidad del sustrato y el alcance del producto de los T3PKS de hongos.
• Desarrollar un modelo predictivo de aprendizaje automático para la actividad de T3PKS e identificar nuevas enzimas.

Principales métodos:

• Minería bioinformática de más de 1000 enzimas putativas T3PKS de genomas de hongos públicos.
• Análisis de la arquitectura del sitio activo de la enzima y el vecindario genómico.
• Expresión libre de células y creación de prototipos de 37 candidatos representativos de T3PKS con varios sustratos.
• Desarrollo de modelos de aprendizaje automático utilizando datos de pares de enzimas y sustratos generados para la predicción de la especificidad.
• Validación experimental del modelo con sustratos naturales y no naturales.

Principales resultados:

• Identificación de sustratos únicos y especificidades de ciclización en T3PKS fúngicos caracterizados.
• Determinación de los números de extensión de la malonil-coenzima A preferidos para las diferentes enzimas.
• Desarrollo y validación experimental exitosa de un modelo de aprendizaje automático para predecir la especificidad del sustrato T3PKS.
• Descubrimiento de dos T3PKS promiscuos adicionales en hongos utilizando el modelo predictivo.

Conclusiones:

• El flujo de trabajo desarrollado permite una caracterización completa de los T3PKS fúngicos.
• El modelo de aprendizaje automático ofrece una poderosa herramienta para la detección y el descubrimiento in silico de T3PKS.
• Las perspectivas sobre el alcance del producto de hongos T3PKS proporcionan valiosos puntos de partida para el descubrimiento de productos naturales y aplicaciones de biología sintética.