BIONUC: Biotecnología de Nutracéuticos y Compuestos Bioactivos

 

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Felipe Lombó Brugos

Ángel Manteca Fernández

 

Ubicación

Dpto. de Biología Funcional. Área de Microbiología. Facultad de Medicina. Planta 2ª

 

Página web del laboratorio

http://bionuc.grupos.uniovi.es/

 

Líneas de investigación

Streptomyces es uno de los microorganismos industriales más importantes, ya que diferentes especies pertenecientes a este género producen dos tercios de los metabolitos secundarios clínicamente más relevantes (antibióticos, antitumorales, inmunosupresores, etc.). Se considera como un modelo “procariota” multicelular que posee muerte celular programada y esporulación en cultivos sólidos. Las fermentaciones industriales de Streptomyces se producen principalmente en cultivos líquidos (grandes biorreactores), condiciones en las que la mayoría de las especies no esporulan, y tradicionalmente se ha considerado que no se produce diferenciación.

 

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Fig. 1. Ciclo de desarrollo de Streptomyces en cultivos sólidos (esporulados) y líquidos (no esporulados). Las nuevas etapas de desarrollo descritas por el grupo de A. Manteca se destacan en rojo. MI, primer micelio compartimentado, vegetativo; MII, segundo micelio multinucleado, micelio productor de metabolito secundario.

 

Nuestro grupo ha definido un nuevo ciclo de desarrollo de Streptomyces en cultivos sólidos y líquidos, identificando por primera vez el micelio productor de antibióticos. Descubrir nuevos metabolitos secundarios es crítico en la biomedicina, y la única manera de hacerlo, es reanudar el cribado de cepas naturales. Los últimos descubrimientos sobre la diferenciación de Streptomyces son cruciales para optimizar la detección de nuevos metabolitos secundarios, reduciendo la incidencia de falsos negativos.

En BIONUC hemos desarrollado plataformas para la producción industrial de diversos metabolitos bioactivos en Streptomyces, como péptidos no ribosómicos (el antitumoral tiocoralina); péptidos sensores para la detección de células específicas; y diversos estilbenoides y flavonoides con actividades antitumorales y antiinflamatorias. Estos polifenoles son muy interesantes como nutracéuticos y como compuestos bioactivos para coterapia, especialmente en el carcinoma de mama y el de próstata. En ambos tumores, estos nutracéuticos son capaces de modular la actividad de los receptores de estrógeno y andrógeno, inhibiendo el crecimiento tumoral.

 

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Fig. 2. Producción de péptidos biosensores en Streptomyces: estructura tridimensional de la proteína fluorescente biosensora utilizada para la detección de E. coli en agua potable.

 

Junto con Streptomyces, también desarrollamos diversas especies de microalgas como productoras de compuestos bioactivos, principalmente antibióticos (para su uso como agentes anti-biofilm) y compuestos antitumorales. El objetivo es aislar los nuevos compuestos bioactivos, descubrir sus vías biosintéticas, y generar derivados con propiedades farmacológicas mejoradas.

Nuestro grupo también desarrolla estrategias para la prevención del cáncer colorrectal. En colaboración con varias empresas, hemos desarrollado productos funcionales prebióticos de carne, que protegen frente al carcinoma colorrectal. Los alimentos funcionales han reducido en un 57% la aparición de tumores de colon en un modelo animal.

 

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Fig. 3. Experimentos con alimentos funcionales prebióticos utilizando un modelo animal para cáncer de colon. Izquierda: los animales del grupo de los alimentos funcionales muestran una reducción del 50% en el número de tumores de colon, con respecto a los grupos de pienso y alimento control. Derecha: los animales del grupo de alimentos funcionales muestran una reducción del 65% en el área de la mucosa del colon afectada por el tumor, con respecto a los grupos de pienso y alimento control.

 

Biografía de los jefes de grupo

Felipe Lombó es Doctor en Biología por la Universidad de Oviedo (1998) y Profesor Titular en esta universidad desde 2008. Ha realizado su actividad investigadora en la Ruhr-Universität Bochum (Alemania), Universidad de Oviedo y Stanford University (EEUU), con estancias de menor duración en Georg-August Universität Göttingen (Alemania), Analyticon AG (Alemania), Universidade de São Paulo (Brasil) y The University of Tokyo (Japón). Ha desarrollado métodos ultrarrápidos de detección de patógenos. Su investigación principal es el desarrollo de nuevos antitumorales (de origen bacteriano o vegetal), antibióticos (para prevenir infecciones por biofilms) y nutracéuticos (flavonoides, estilbenos, polisacáridos prebióticos) en factorías bacterianas (Streptomyces) y de microalgas, mejoradas genéticamente, y escalables (producción industrial). Sus investigaciones incluyen metagenómica de microbiota digestiva, analizando cambios asociados a la ingesta de nutracéuticos y su relación con la prevención de carcinoma de colon. Es autor de 4 patentes nacionales y 2 mundiales, dos licenciadas a empresas farmacéuticas y de ingeniería.

El Dr. A. Manteca obtuvo el grado de Biología de la Universidad de Oviedo en 2000 y un doctorado en Microbiología, en 2005. Después de una estancia post-doctoral en la University of Southern Denmark (Dinamarca), trabajando en espectrometría de masas cuantitativa, regresó a la Universidad de Oviedo como investigador post-doctoral en 2011. El mismo año, A. Manteca obtuvo una ERC Starting Grant (STRP-DIFERENCIACIÓN – 280304), y desde enero de 2012 es profesor titular en la Universidad de Oviedo. La principal línea de investigación del Dr. Manteca se enfoca en el estudio de la biología de Streptomyces, su diferenciación y aplicaciones biotecnológicas. El grupo de investigación de A. Manteca fue pionero en la aplicación de nuevos métodos experimentales para el análisis de la biología de Streptomyces. En la actualidad el grupo de A. Manteca aplica todo este conocimiento de los actinomicetos a la búsqueda de nuevos fármacos clínicos (antibióticos, antitumorales, etc.).

 

Publicaciones seleccionadas

  • Yagüe P, Willemse J, Koning RI, Rioseras B, López-García MT, Gonzalez-Quiñonez N, Lopez-Iglesias C, Shliaha PV, Rogowska-Wrzesinska A, Koster AJ, Jensen ON, van Wezel GP, Manteca Á. (2016) Subcompartmentalization by cross-membranes during early growth of Streptomyces Nat Commun. 7:12467.
  • Characterization of SCO4439, a D-alanyl-D-alanine carboxypeptidase involved in spore cell wall maturation, resistance, and germination in Streptomyces coelicolor. (2016). Sci Rep. 6:21659.
  • Colon microbiota fermentation of dietary prebiotics towards short-chain fatty acids and their roles as anti-inflammatory and antitumour agents. Fernández J, Redondo-Blanco S, Gutiérrez-del-Río I, Miguélez EM, Villar CJ, Lombó F. J Functional Foods, 2016, 25: 511-522.
  • Multiplex detection of nine food-borne pathogens by mPCR and capillary electrophoresis after using a universal pre-enrichment medium. Villamizar-Rodríguez G, Fernández J, Marín L, Muñiz J, González I, Lombó F. Front Microbiol. 2015 Nov 3;6:1194.
  • Bioavailability of dietary polyphenols and gut microbiota metabolism: antimicrobial properties. Marín L, Miguélez EM, Villar CJ, Lombó F. Biomed Res Int. 2015; 905215.

 

Miembros

Nombre Cargo e-mail Teléfono
Ángel Manteca Fernández Jefe de Grupo mantecaangel@uniovi.es 985103555
Felipe Lombó Brugos Jefe de grupo lombofelipe@uniovi.es 985103593
Maria Teresa López García Inv. Postdoctoral maitelopez@uniovi.es 985105289
Paula Yagüe Menéndez Inv. Postdoctoral paula.yague@gmail.com 985105289
Beatriz Rioseras de Bustos Doctorando brioseras@gmail.com 985105289
Nathaly González Quiñonez Contratada predoctoral natygq@gmail.com 985105289
David Maestro Lavín Doctorando UO225156@uniovi.es 985105289
Beatriz Gutierrez Magan Técnica de laboratorio beatrizgutierrezmagan@hotmail.com 985105289
Javier Fernández Fernández Doctorando UO186966@uniovi.es 985105290
Ignacio Gutiérrez del Río Menéndez Doctorando nachogutiem@gmail.com 985105290
Saúl Redondo Blanco Doctorando redondo.saul@gmail.com 985105290
Elisa María Miguélez González Profesor Titular emmiguelez@uniovi.es 985102792
Claudio J. Villar Profesor Titular cjvg@uniovi.es 985102732

 

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