Por José Manuel Villalobos-Escobedo
Los hongos filamentosos están presentes en procesos que abarcan desde el reciclaje de nutrientes y la descomposición de materiales hasta la agricultura y la salud humana. Algunos son aliados de las plantas y ayudan a controlar plagas; otros, son patógenos capaces de causar enfermedades, afectar a poblaciones de anfibios y murciélagos y contribuir a pérdidas de hasta el 30% de las cosechas cada año (1).
Entender qué hace cada uno de sus genes puede ayudar a explicar estas capacidades, pero la función de la mayoría todavía se desconoce. Estudiarlos uno por uno, además, es un proceso lento y costoso. Ahora, una nueva herramienta permite analizar miles de genes de un hongo de manera simultánea y determinar cuáles son necesarios para que crezca bajo distintas condiciones.
La investigación Barcoded mutant library enables high-throughput functional genomics in a filamentous fungus presenta una biblioteca de mutantes con códigos de barras de ADN, una herramienta que permite estudiar miles de genes de un hongo al mismo tiempo y descubrir qué función cumplen.
La estrategia consiste en modificar distintos genes y asignar a cada mutante una etiqueta genética única; después, al observar qué mutantes prosperan o disminuyen cuando el hongo crece bajo diferentes condiciones, los investigadores pueden identificar qué genes son necesarios para sobrevivir y desarrollarse en cada ambiente.
Los genes ocultos de un ‘moho’
El trabajo generó una biblioteca de más de 83 mil mutantes de Trichoderma atroviride, cada uno identificado con un código de barras de ADN. Este hongo filamentoso, que habita de manera natural en el suelo, se utiliza en la agricultura como agente de control biológico para ayudar a proteger a las plantas frente a otros microorganismos que pueden dañarlas.
Además, se adapta una estrategia utilizada previamente en levaduras y bacterias, conocida como RB-TDNAseq, a este organismo multicelular y multinucleado (T. atroviride).
El método consiste en insertar, mediante la bacteria Agrobacterium tumefaciens, fragmentos de ADN con una etiqueta o “código de barras” único en distintos puntos del genoma del hongo.
Cada inserción interrumpe un gen distinto y, como cada mutante queda marcado con su propio código, es posible mezclar miles de ellos en una sola población y rastrear el comportamiento de cada uno mediante una técnica de secuenciación masiva llamada BarSeq.
Con este enfoque, se construyó una biblioteca de 83,311 inserciones que interrumpieron 5,331 de los 11,863 genes previstos en el genoma de T. atroviride.
Después expusimos esta población mixta de mutantes a distintas condiciones de cultivo como medios sin ciertos aminoácidos, o con fructosa o xilosa como única fuente de carbono, y medimos qué mutantes se volvían menos abundantes en cada condición, una señal de que el gen interrumpido era necesario para crecer en ese ambiente.
El análisis identificó genes ya conocidos por su papel en la síntesis de aminoácidos azufrados, lo que confirmó que el método funciona correctamente.
También reveló genes implicados en el metabolismo de la fructosa, incluida una hexoquinasa necesaria para metabolizar este azúcar, y genes clave para aprovechar la xilosa, un componente abundante de la pared celular vegetal, entre ellos un regulador transcripcional homólogo a xlnR y una xilitol deshidrogenasa.
Para confirmar estos hallazgos, el equipo recurrió a mutantes de deleción del hongo modelo Neurospora crassa que, al carecer de los genes equivalentes, fueron incapaces de crecer utilizando xilosa o xilano como fuente de carbono, tal como predecía el análisis.
Más allá de estos ejemplos puntuales, el mayor aporte del estudio es metodológico. La biblioteca de plásmidos, con cerca de 290 millones de códigos de barras únicos, junto con el protocolo de transformación optimizado, puede aplicarse a otras especies de hongos filamentosos y no solo a hongos del género Trichoderma.
La misma estrategia ya se utilizó para generar una biblioteca equivalente en un hongo termófilo distinto, lo que confirma que la herramienta es transferible a un amplio rango de especies.
Contar con esta plataforma abre la puerta a estudios de función génica a gran escala en hongos de interés médico, agrícola y biotecnológico.
Esta herramienta podría acelerar el diseño de nuevos tratamientos para infecciones fúngicas en humanos, animales y plantas, mejorar los agentes de control biológico como Trichoderma, y el desarrollo de cepas fúngicas optimizadas para producir enzimas o compuestos de interés industrial.
Referencia
- Huberman LB, Villalobos-Escobedo JM, Skerker JM, Shi R, Rico-Ramírez AM, Adams CA, Arkin AP, Deutschbauer AM, Glass NL. Barcoded mutant library enables high-throughput functional genomics in a filamentous fungus. PNAS. 2026;123(35):e2616888123.
Autor
José Manuel Villalobos-Escobedo. Profesor investigador del Institute for Obesity Research del Tecnológico de Monterrey, donde dirige el Laboratorio de Genómica Funcional para la Bioprospección. Su investigación combina genómica funcional, metagenómica y modelado metabólico para estudiar hongos y bacterias con aplicaciones en biotecnología.
