Integración de la metabolómica y la genómica para identificar compuestos antimicrobianos en Lactiplantibacillus plantarum UTNGt2, una cepa probiótica de origen cacao procedente de Ecuador

Abstract

Las bacterias ácido-lácticas (BAL) producen diversos metabolitos durante la fermentación que desempeñan funciones clave en la mejora de la salud y la calidad de los alimentos. Estos metabolitos incluyen péptidos, ácidos orgánicos, exopo lisacáridos y compuestos antimicrobianos, los cuales contribuyen a la salud intestinal, la modulación del sistema inmunitario y la inhibición de patógenos. Este estudio analizó los metabolitos intracelulares (Met-Int) y extracelulares (Met-Ext-CFS; sobrenadante libre de células) de Lactiplantibacillus plantarum UTNGt2, una cepa probiótica aislada de Theobroma grandiflorum. La evaluación se llevó a cabo mediante metabolómica basada en LC-MS/MS capilar, utilizando un enfoque de adquisición independiente de datos basado en SWATH para identificar moléculas asociadas con la actividad antimicrobiana. La integración de datos metabolómicos con la anotación del genoma completo permitió la identificación de varios metabolitos clave, incluyendo aminoácidos, nucleótidos, ácidos orgánicos, oligopéptidos, terpenos y flavonoides, muchos de los cuales se asociaron con la actividad antimicrobiana de UTNGt2. El análisis de rutas metabólicas reveló procesos críticos como la biosíntesis de metabolitos secundarios, el metabolismo de nucleótidos y galactosa, y la biosíntesis de cofactores. Mediante la integración de predicciones de genes de clústeres RiPP (péptidos sintetizados ribosomalmente y modificados postraduccionalmente) con datos de LC-MS, este estudio valida la producción de RiPP específicos y revela nuevos compuestos bioactivos codificados en el genoma de UTNGt2. El oligopéptido val-leu-pro-val-pro-gln, detectado tanto en Met-Int (ESI+) como en Met-Ext-CFS (ESI+), puede contribuir a la potencia antimicrobiana de la cepa. Asimismo, podría potenciar funciones probióticas y relacionadas con la fermentación. Aunque las predicciones basadas en el genoma destacan el potencial biosintético de la cepa, el perfil real de metabolitos está influenciado por factores como la regulación transcripcional, las modificaciones postranscripcionales y postraduccionales, así como las condiciones ambientales. Estos hallazgos resaltan el valor de los enfoques multiómicos para proporcionar una comprensión integral de la producción de metabolitos y su papel en la actividad antimicrobiana.