La plumbagina, una sustancia natural, inhibe Penicillium expansum

Penicillium expansum (Ascomycota) es un hongo patógeno de frutas poscosecha, causando enormes pérdidas en cultivos como manzanas, peras, fresas etc.

Sus daños se deben no solo al deterioro de la fruta causada por la infección micelial, sino, aún más grave, a la secreción de patulina, una neurotoxina y carcinógeno altamente estable y resistente al calor y a los ácidos.

La patulina puede difundirse rápidamente a los tejidos sanos a partir de los contaminados, y su consumo accidental puede causar fácilmente gastroenteritis aguda, daño hepático y renal, e incluso mutaciones génicas. 

Actualmente se utilizan principalmente fungicidas sintéticos tradicionales para controlar P. expansum, pero su uso a largo plazo induce resistencia a los patógenos y sus residuos plantean riesgos ambientales. Por lo tanto, el desarrollo de agentes antimicrobianos eficaces y de baja toxicidad basados en productos naturales se ha convertido en un avance clave para resolver las contaminaciones poscosecha y la seguridad alimentaria.

La plumbagina, una sustancia natural

La plumbagina es una naftoquinona natural extraída principalmente de plantas de la especie Plumbago, cuya singular actividad redox le confiere múltiples actividades biológicas, como anticancerígenas, antitumorales y antimicrobianas, y los estudios de toxicidad han demostrado una buena tolerancia en ratas tras la administración oral. Esta sustancia se utiliza ampliamente en los campos médico y alimentario.

Estructura química de la plumbagina

Actualmente, la investigación sobre la actividad antimicrobiana de la plumbagina se ha centrado principalmente en la evaluación de la actividad in vitro, mostrando un notable efecto inhibidor sobre los hongos Aspergillus spp., Candida spp. y Fusarium spp.

Este compuesto muestra una buena solubilidad en varios aceites esenciales como cinamaldehído, eugenol y citral, y mejora sinérgicamente su actividad antifúngica contra P. expansum. De esta manera, el efecto sinérgico lo hace práctico en la conservación de alimentos, como recubrimientos comestibles, microcápsulas, hidrogeles, nanoemulsiones, etc. 

Herramientas actuales para comprender los mecanismos de acción

En los últimos años, los análisis multiómicos combinados se han convertido en una herramienta poderosa para la investigación agrícola, proporcionando información para explorar las interacciones entre compuestos de biocontrol y patógenos. 

En particular, el análisis transcriptómico puede ayudar a comprender los cambios en la expresión genética de patógenos inducidos por agentes antifúngicos, revelando las vías moleculares afectadas.

La metabolómica también proporciona información muy importante sobre las vías afectadas al presentar sistemáticamente una visión general completa de los cambios metabólicos.

Además, la multiómica combinada con enfoques quimiométricos como el acoplamiento molecular*, puede validar eficazmente las vías de acción y los posibles objetivos. Este análisis conjunto multimétodo no solo revela sistemáticamente el mecanismo dinámico de las interacciones entre compuestos antifúngicos y patógenos, sino que también sienta las bases teóricas para el desarrollo de estrategias antifúngicas específicas a nivel molecular. 

Actividad antifúngica de la plumbagina

Un estudio actual, evaluó primero la actividad antifúngica de la plumbagina sobre P. expansum mediante análisis fisiológicos y bioquímicos in vitro en manzanas. 

Se empleó una estrategia integrada que combina transcriptómica, metabolómica y acoplamiento molecular para dilucidar los mecanismos moleculares de la plumbagina sobre P. expansum. 

Los resultados indican que la plumbagina suprime notablemente el desarrollo de P. expansum in vitro en manzanas, presentando una concentración inhibitoria mínima de 15,63 mgL-1. 

El mecanismo antifúngico se relacionó con la disrupción de las membranas plasmáticas, la acumulación celular de especies reactivas de oxígeno (ROS) y la reducción de sustancias intracelulares como azúcares, lípidos y proteínas. 

El análisis multiómico mostró que la plumbagina induce una expresión génica diferencial y variaciones en los metabolitos, interfiriendo principalmente en las vías de biosíntesis proteica a nivel de ribosomas, metabolismo de aminoácidos, síntesis de lípidos, replicación de ADN y apoptosis celular.

Además, el acoplamiento molecular indica que este compuesto tiene una baja energía de unión a ciertas proteínas del ribosoma, lo que sugiere que ejerce su actividad antifúngica mediante la unión a los ribosomas. 

En conjunto, este trabajo revela el mecanismo antifúngico desde múltiples perspectivas, proporcionando una base teórica para el desarrollo del plumbagina como un nuevo compuesto antifúngico.

*El acoplamiento molecular, o “docking”, es una técnica computacional que predice cómo se unen dos moléculas, como una proteína y un ligando. Su objetivo es determinar la conformación y orientación más probable (la "pose") de estas moléculas cuando forman un complejo, para así predecir su energía de unión y entender sus interacciones. Esta herramienta es fundamental en el diseño de fármacos, ya que ayuda a encontrar nuevos compuestos terapéuticos al simular la forma en que interactuarían con una molécula diana, como una proteína

Fuentes

Guo, L.; Lei, T; Feng, J.; Li, Y.; Li, J.; Liu, C.; Cai, H.; Chen, Q.; Gao, S.  (2026).
Integrated transcriptomic, metabolomic, and molecular docking analysis reveals the inhibitory mechanism of plumbagin against Penicillium expansum
Postharvest Biology and Technology, 232:114010

https://es.wikipedia.org/wiki/Acoplamiento_molecular  Acceso el 25/11/2025.

https://pt.wikipedia.org/wiki/Plumbagina  Acceso el 25/11/2025.

Imagen
https://www.researchgate.net/figure/An-apple-contaminated-by-Penicillium-expansum_fig1_51785382  Acceso el 25/11/2025.