Le barriere coralline ospitano un'incredibile diversità di vita, sia le creature marine che possiamo vedere sia la vita microbica che non possiamo vedere. Questi organismi generano un numero enorme di molecole mentre mangiano cibo, fotosintesi, riprodurre e scongiurare le infezioni. I ricercatori hanno identificato diverse molecole derivate dalla barriera corallina come aventi proprietà medicinali, come i secosteroidi, quali sono i composti steroidei usati per trattare i disturbi infiammatori; o il composto chimico briostatina 1, derivato da un invertebrato abitante della barriera corallina noto come briozoi e in fase di valutazione come trattamento per il morbo di Alzheimer.

Eppure molte altre migliaia di molecole della barriera corallina con potenziale medicinale sono sconosciute alla scienza. Uno studio condotto dai biologi della San Diego State University descrive un nuovo metodo promettente per lo screening della produzione molecolare della vita della barriera corallina per importanti proprietà chimiche, che potrebbe rendere molto più facile identificare la prossima generazione di farmaci derivati ​​dalla barriera corallina e comprendere meglio la diversità delle molecole presenti nell'oceano.

"Sappiamo cosa sono così poche di queste molecole e cosa fanno, ", ha detto l'autore principale del giornale, Aaron Hartmann, un biologo post-dottorato con un doppio appuntamento presso SDSU e Smithsonian Institution. "Questo è un grosso ostacolo allo sviluppo di farmaci terapeutici derivati ​​da essi".

Hartmann ha condotto lo studio insieme al biologo dell'SDSU Forest Rohwer e ai colleghi dell'Università della California, San Diego; l'Amministrazione Nazionale Oceanica e Atmosferica; il Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare di Heidelberg, Germania; Imperial College di Londra; la Fondazione CARMABI Curaçao; l'Università di Amsterdam, e l'Università di Bangor in Galles. Rohwer co-guida l'SDSU Viral Information Institute, leader mondiale nella ricerca sull'ecologia virale.

Impronte molecolari

Lavorando con il laboratorio del chimico Pieter Dorrestein presso la Skaggs School of Pharmacy dell'UC San Diego, i ricercatori hanno analizzato campioni di tessuto di coralli, alghe e funghi raccolti da Rohwer e altri sulle barriere coralline vicino alle remote isole Line nell'Oceano Pacifico centrale. Hanno isolato le molecole di ogni organismo e le hanno inviate attraverso uno strumento chiamato spettrometro di massa che misurava la massa di ogni molecola. Prossimo, hanno rotto le molecole con un laser e misurato le masse di quei pezzi.

Le molecole tendono a rompersi in modi prevedibili, quindi misurando la massa di questi pezzi chimici, i ricercatori sono stati in grado di elaborare una serie di "impronte digitali molecolari", modelli nei profili chimici che indicano la presenza di particolari molecole.

Però, conoscere la sua impronta chimica da sola non può dirti cosa fa una molecola specifica se non è stata descritta prima. Il database delle molecole conosciute rappresenta solo una piccolissima frazione delle molecole esistenti, ha spiegato Hartmann.

Per aggirare questa limitazione, i ricercatori hanno poi impiegato un trucco ingegnoso. Hanno usato un algoritmo creato nel laboratorio di Dorrestein per schermare queste impronte molecolari, e se la composizione chimica di due molecole sconosciute fosse simile, sono stati contrassegnati come molecole correlate. Hartmann e Daniel Petra, un chimico post-dottorato presso l'UC San Diego, quindi esplorato le reazioni chimiche di queste molecole sconosciute per avere un'idea migliore di come si comportano.

Questa analisi aiuta a rispondere a un mistero di vecchia data nella biologia marina:perché le barriere coralline hanno una diversità molecolare così vasta? Confrontando anche organismi molto strettamente correlati, i ricercatori hanno scoperto che ognuno aveva impronte molecolari diverse, suggerendo che questi organismi possono modificare le stesse molecole in modo diverso per adattarsi alle loro particolari nicchie biologiche.

In altre parole, anche organismi strettamente correlati potrebbero affrontare diverse sfide per la salute a seconda della loro posizione geografica, Per esempio, e quindi modificano leggermente le loro molecole per difendersi meglio. I ricercatori hanno riportato i loro risultati oggi nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Potenziale valore terapeutico

"Le relazioni molecolari possono parlarti delle potenziali reazioni chimiche esibite da queste molecole sconosciute, "Ha detto Hartmann. "Questo, a sua volta, può dirvi qualcosa sul loro potenziale valore terapeutico."

Quindi, invece di esaminare ogni singola molecola una per una per vedere se ha proprietà medicinali, questa tecnica consentirebbe agli scienziati che si occupano di scoperta di farmaci di cercare facilmente le proprietà chimiche esibite da farmaci noti. Queste molecole scoperte di recente potrebbero avere vantaggi rispetto ai farmaci noti, più potenti, Per esempio, o con minori effetti collaterali.

"Utilizzando questo metodo, non siamo frenati dal fatto che il nostro database molecolare è piuttosto scarso, " ha detto Hartmann. "Se sai quali reazioni chimiche sono importanti, puoi quindi andare alla ricerca di molecole con quelle proprietà."