Nuevas proteínas AFP: Desde la poscosecha hacia el desarrollo de nuevos biofungicidas

Esta ponencia, presentada por el Dr. José F. Marcos del Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA-CSIC), se realizó el jueves 11 de septiembre en la IV Jornada Poscosecha de Cítricos.

El Dr. Marcos inició su presentación destacando al IATA como un centro público de investigación valenciano, perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Subrayó que el IATA es un referente internacional en investigación agroalimentaria y ha sido acreditado como Centro de Excelencia Severo Ochoa

La presentación se centró en el trabajo de su grupo de investigación, FUNGAL FAC (Biofactorías Fúngicas), en el desarrollo de biofungicidas a partir de proteínas antifúngicas (AFPs).

 ¿Qué son las proteínas antifúngicas (AFPs)?

La podredumbre causadaa por hongos como Penicillium digitatum representan una pérdida millonaria para la industria agroalimentaria. En este contexto, la investigación del IATA ofrece una solución innovadora y sostenible con las proteínas antifúngicas AFPs que se describren como:

• Características Físicas: Proteínas pequeñas, catiónicas (con carga positiva) y extraordinariamente estables.

• Producción: Algunas se secretan de forma abundante en cultivos líquidos, lo que simplifica su purificación.

• Actividad: Poseen una actividad antifúngica muy específica, sin toxicidad frente a células vegetales, animales o bacterias. Los hongos filamentosos, como los causantes de las pudriciones en frutos cítricos, codifican una amplia variedad de estas proteínas.

Mecanismo de acción y diseño racional

Las proteínas AFPs tienen un mecanismo de acción multi-diana, lo que dificulta enormemente la aparición de resistencias. El proceso se ha estudiado a través de genómica, transcriptómica y biología celular, revelando las siguientes etapas:

1. Interacción: Con la pared celular del hongo.

2. Internalización: La proteína ingresa al interior de la célula.

3. Muerte Celular: Se causa la muerte intracelular.

AFPs de hongos patógenos de poscosecha

El Dr. Marcos detalló el trabajo de su grupo con proteínas provenientes de dos hongos patógenos de poscosecha, el Penicillium digitatum (cítricos) y el Penicillium expansum (manzana):

• Penicillium digitatum: El hongo patógeno de los cítricos. En su genoma codifica una única AFP (PdAfpB), pero no la produce de forma natural. El grupo la produce biotecnológicamente en el hongo industrial P. chrysogenum.

• Penicillium expansum: El patógeno de la manzana. Este hongo produce de forma natural y muy abundante la proteína PeAfpA, la AFP más activa conocida. Aunque también codifica PeAfpB y PeAfpC, solo PeAfpA y PeAfpB son activas. Dado que P. expansum es un hongo patógeno y mico-toxigénico, las proteínas también se producen en P. chrysogenum.

Aplicaciones y biofactorías fúngicas

El objetivo principal es la aplicación de estas proteínas como bio-fungicidas para la protección de cultivos. El grupo ha demostrado que PeAfpA es efectiva in vitro y en pruebas de laboratorio para controlar patógenos como P. digitatum, P. expansum y Botrytis cinerea.

El IATA está optimizando la producción en biorreactores de estas AFPs diseñadas racionalmente, utilizando cepas seguras de P. chrysogenum. Este proceso se enmarca en una estrategia de economía circular, ya que se busca revalorizar residuos agroalimentarios como medio de cultivo para los hongos.

Finalmente, el Dr. Marcos mencionó que, en colaboración con el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, han simulado condiciones de una central hortofrutícola y han obtenido resultados de protección prometedores, incluso con propiedades curativas sobre una pre-infección.

El dinamismo de la jornada

En los últimos momentos de esta brillante ponencia, Alicia Namesny , la CEO de esta casa poscosecha.com preguntó al ponente: 

¿Qué explicación biológica tiene que el propio Penicillium tenga proteínas contra Penicillium?"

La respuesta del Dr.Marcos fue que los hongos producen estas proteínas en fases muy tardías de su crecimiento, cuando han agotado los nutrientes. El hongo las utiliza para "parar de crecer", no para competir. El tratamiento con AFPs expone al hongo a estas proteínas mucho antes, en sus fases iniciales de germinación, lo que explica su efectividad.