INTRODUCCIÓN

Las leguminosas han sido utilizadas en la nutrición humana desde hace miles de años; son consideradas la segunda fuente alimentaria más importante después de los cereales, ya que presentan un alto valor nutricional al proveer en su consumo carbohidratos (~60%), lípidos (~5%) y un alto contenido de proteínas (20-45%) (^{Maphosa & Jideani, 2017}). Además, se ha demostrado que las leguminosas son una importante fuente de moléculas bioactivas, como las proteínas, los péptidos, la fibra dietaria (soluble e insoluble), los glucósidos y los compuestos fenólicos, entre otros (^{Muzquiz et al., 2012}; ^{Sparvoli, Bollini & Cominelli, 2015}); los cuales no solo representan un principal sistema de defensa contra los depredadores, sino también son componentes de reserva para la germinación, y algunos de ellos son sintetizados en condiciones de estrés ambiental para asegurar la supervivencia de la planta (^{Muzquiz et al., 2012}). Por otra parte, para los humanos, las leguminosas son importantes por su valor nutricional y sus efectos benéficos a la salud, por lo que se han estudiado sus propiedades para prevenir y controlar las enfermedades crónico-degenerativas (^{Muzquiz et al., 2012}; ^{Sparvoli et al., 2015}).

De manera particular, las proteínas de las leguminosas han mostrado tener actividad biológica, por lo que actualmente, se les considera agentes terapéuticos, farmacológicos y nutracéuticos (^{Jiang, Obiro, Li, Zhang & Mu, 2010}), tal es el caso, de las lectinas, inhibidores de las proteasas y las α-amilasas, las globulinas, las albúminas y los péptidos bioactivos; también a las proteínas que por sus características fisicoquímicas y estructurales particulares no se les ha podido clasificar en un grupo específico (^{Sánchez-Chino, Jiménez-Martínez, Dávila-Ortiz, Álvarez-González & Madrigal-Bujaidar, 2015}; ^{Arise et al., 2019}).

Entre las leguminosas de mayor importancia económica, nutricional y farmacológica se encuentran las que pertenecen al género Vigna, que incluye alrededor de 100 especies que se clasifican en sietes subgéneros (^{Boukar, Bhattachrjee, Fatokun, Kumar & Gueye, 2013}). Sin embargo, solo diez especies de tres subgéneros han sido domesticadas (^{Tomooka et al., 2011}; ^{Pandiyan et al., 2012}; ^{Harouna, Venkataramana, Ndakidemi & Matemu, 2018}). El resto de las especies se encuentran en forma silvestre (^{Harouna et al., 2018}). Por ejemplo, las siguientes especies fueron domesticadas: dos del subgénero Vigna en África: cowpea (V. unguiculata) y Bambara groundnut (V. subterranea); seis especies del subgénero Ceratotropis en países Asiáticos: mung bean (V. radiata), black gram (V. mungo), moth bean (V. aconitifolia), rice bean (V. umbellata), azuki bean (V. angularis) y creole bean (V. glabrescens) y una especie del subgénero Plectotropis en países Euroasiáticos: tuber cowpea (V. vexillata) (^{Tomooka et al., 2011}). Entre las especies del género Vigna y sus variedades se observan cambios genotípicos y fenotípicos como se muestra en la Figura 1, en la que se destaca la variabilidad y amplitud del género (^{Harouna et al., 2018}; ^{Tomooka et al., 2011}).

Figura 1 Variabilidad genética y fenotípica de las semillas de algunas especies del género Vigna cultivadas alrededor del mundo (Modificado y compilado de (a) ^{Herniter et al. (2019)}, (b) ^{Tomooka (2009)} y (c) ^{Wang et al. (2021)}). 

Debido a la importancia que representan las proteínas del género Vigna en el ámbito nutricional, farmacológico y nutracéutico, esta revisión tiene como objetivo integrar los diferentes estudios que se han realizado hasta el momento, dirigidos a caracterizar la actividad biológica de distintas proteínas provenientes de las especies del género Vigna.

Actividad anticancerígena de las proteínas de Vigna

Según la información publicada en la base de datos Global Cancer Obserbatory (^{GLOBOCAN, 2020}), el cáncer presentó 19,292,789 nuevos casos alrededor del mundo en el año 2020, siendo el cáncer de mama el de mayor prevalencia (11.72%), seguido por el de pulmón (11.44%), el colorrectal (10.01%), el de próstata (7.33%), el de estómago (5.65%), el de hígado (4.69%), el cervicouterino (3.13%) y otros órganos (34.31%). Si bien es cierto que el cáncer es una enfermedad multifactorial, las principales causas que se han vinculado a su desarrollo son los factores ambientales y las mutaciones genéticas que pueden ser provocadas por herencia o por errores en la replicación del DNA (^{Tomasetti, Li & Vogelstein, 2017}). Además, existen otros factores de riesgo como son la obesidad, el consumo de tabaco y de alcohol, la inactividad física, y la exposición a toxinas ambientales o alimentarias (^{Zitvogel, Pietrocola & Kroemer, 2017}).

Debido a la prevalencia de esta enfermedad a nivel mundial, se han realizado diversas investigaciones para utilizar a las proteínas y a los péptidos bioactivos de las leguminosas como, potenciales, moléculas terapéuticas por su capacidad de inducir la muerte específica de las células cancerosas mediante diferentes mecanismos como la apoptosis, la necrosis, la afectación del equilibrio tubulina-microtúbulos e inhibiendo la angiogénesis (^{González-Montoya, Cano-Sampedro & Mora-Escobedo, 2017}).

Los aislados proteínicos y las proteínas bioactivas como las lectinas, los inhibidores de las proteasas y las α-amilasas, de las especies del género Vigna han sido investigadas por su efecto anticancerígeno. Por ejemplo: ^{Chen, Wang, Liu & Chen (2016)} demostraron el potencial antiproliferativo de los aislados proteínicos de V. angularis y de V. mungo, en la línea celular SKOV3 (cáncer de ovario), logrando obtener el IC₅₀ con 720.4 y IC₅₀ de 505.1 µg/mL respectivamente, así como con la línea celular SMMC-7721 (células del carcinoma hepatocelular), cuyo IC₅₀ se logró alcanzar con 391 y 323.6 µg/mL, respectivamente, efecto que fue asociado con la presencia de las lectinas de 36 kDa. Es de considerar que, el uso de aislados proteínicos obtenidos de 5 variedades de V. unguiculata afectaron la proliferación de las líneas celulares MCF-7 (cáncer de mama) y A549 (cáncer de pulmón humano) induciendo la activación de la apoptosis y la necrosis (^{Thumbrain, Dwarka, Gerrano & Mellem, 2020}).

^{Gupta, Srivastava & Bhagyawant (2018)}, determinaron el efecto antiproliferativo de una fracción de vicilina (una proteína de reserva) de V. radiata sobre las líneas celulares de cáncer de mama: MCF-7 (IC₅₀ 0.32 mg/mL) y MDA-MB-231 (IC₅₀ 0.26 mg/mL). Mientras que, ^{Moharib (2018)} purificó a la enzima L-asparaginasa que se produce en las semillas de V. unguiculata y evaluó su actividad antiproliferativa en cuatro líneas celulares: HCT-116 (línea celular de carcinoma de colon humano) (IC₅₀ ~8.1 µg/mL), HEPG2 (carcinoma hepatocelular humano) (IC₅₀ ~5.2 µg/mL), HELA (línea celular de cáncer cervicouterino) (IC₅₀ ~9.7 µg/mL) y MCF-7 (cáncer de mama) (IC₅₀ ~15.0 µg/mL). Estos resultados se asociaron al arresto del ciclo celular que induce a la apoptosis, y es atribuido a la falta de nutrientes, principalmente del aminoácido L-asparagina, involucrado en la replicación de las células tumorales.

De acuerdo con estos y otros estudios, el efecto fisiológico de los aislados proteínicos de las distintas especies de Vigna contra las líneas celulares cancerígenas, se debe solo a algunos fragmentos de aminoácidos que se encuentran encriptados en la proteína nativa, pero que son liberados por efecto de la hidrólisis enzimática, física, química, o microbiana, durante su extracción. Estos fragmentos se denominan péptidos bioactivos (^{González-Montoya et al., 2017}).

Péptidos bioactivos con propiedad antihipertensiva

La hipertensión arterial es una enfermedad multifactorial que involucra cambios metabólicos y hormonales en las personas que la padecen (^{Friso, Carvajar, Pizzolo, Fardella & Olivieri, 2017}). El diagnóstico médico de la hipertensión arterial no es sencillo debido a que frecuentemente no presenta síntomas, más allá de la elevada presión arterial (≥140/90 mm de Hg) del paciente (^{Zahedmehr, 2018}). Los tratamientos para la hipertensión arterial, generalmente se basan en la modificación del estilo de vida, además del seguimiento con un tratamiento farmacológico (^{Unger et al., 2020}; ^{Gopar-Nieto, Ezquerra-Osorio, Chávez-Gómez, Manzur-Sandoval & Raymundo-Martínez, 2021}). Dentro de los fármacos más usados para la hipertensión arterial se encuentran; los bloqueadores de los canales de calcio, los diuréticos tiazídicos, los beta-bloqueadores, los alfa-bloqueadores, los antagonistas de aldosterona, los vasodilatadores e inhibidores del sistema renina-angiotensina-aldosterona (^{Gopar-Nieto et al., 2021}); que actúan sobre el sistema renina-angiotensina-aldosterona para regular la presión sanguínea (^{Consolim-Colombo & Bortolotto, 2018}). Sin embargo, algunos pacientes pueden presentar efectos adversos con la ingesta de estos fármacos, cuando los usan como tratamiento a largo plazo, siendo los más comunes; el mareo, el dolor de cabeza, la fatiga y la tos (^{Joshi, Dahake & Suthar, 2010}). Por ello, el reto actual es encontrar biomoléculas con actividad antihipertensiva con pocos o nulos efectos adversos en los pacientes, siendo las proteínas de fuentes vegetales el mejor recurso para ello. Sin embargo, hasta ahora, los principales estudios se han centrado en los hidrolizados y péptidos bioactivos de las proteínas (Tabla I), que presentan un mecanismo de acción in vitro similar a los fármacos tradicionales, por su capacidad de controlar la acción de las enzimas que participan en el proceso de regulación de la presión sanguínea como la renina y la enzima convertidora de angiotensina (ECA) (^{Aluko, 2015}).

Dentro de los diferentes estudios que se han llevado a cabo con las proteínas y los péptidos del género Vigna, se ha determinado la secuencia de los aminoácidos de algunos péptidos por medio de la espectrometría de masas, e investigado su posible bioactividad en la inhibición de la ECA mediante análisis in silico. En este contexto, ^{Mune Mune, Minka & Henle (2018)} identificaron seis péptidos de las proteínas de V. subterranea, obtenidos por medio de la hidrólisis proteínica con termolisina descubriendo que presentaban actividad inhibitoria sobre la ECA (IC₅₀): Ala-Arg (95.5 µM), Val-Lys (13.0 µM), Val-Tyr (7.1 µM), Ile-Pro- (130.0 µM), Phe-Gly (3700.0 µM) y Phe-Tyr (25.0 µM). Por otra parte, ^{Sonklin, Alashi, Laohakunjit, Kerdchoechuen & Aluko (2020)} identificaron cuatro péptidos, más con masa molecular entre 497 Da y 960 Da, obtenidos de la hidrólisis de la proteína de V. radiata con bromelina, e igual que en el caso anterior inhibieron la actividad de la ECA (IC₅₀): Leu-Pro-Arg-Leu (1912.0 µM), Leu-Arg-Leu-Glu-Ser-Phe (5.39 µM), Pro-Gly-Ser-Gly-Cys-Ala-Gly-Thr-Asp-Leu (57.86 µM) y His-Leu-Asn-Val-Val-His-Glu-Asn (50.88 µM).

Estos descubrimientos son un aliciente en la investigación para el desarrollo de un tratamiento, contra la hipertensión arterial, como una alternativa más segura y efectiva en comparación con los fármacos que hasta ahora se han utilizado en este padecimiento. Por lo que es necesario enfocar los estudios al desarrollo, análisis y aplicación de extractos, aislados proteínicos y péptidos, en las pruebas clínicas, cuyos resultados validen su aplicación.

Péptidos bioactivos con capacidad antidiabética

En la actualidad, los medicamentos más utilizados en el control del índice glicémico y el tratamiento de la DM2 (diabetes mellitus tipo 2), son los inhibidores de las enzimas asociadas al metabolismo de la glucosa, que incluyen la α-amilasa, la α-glucosidasa y la dipeptidil-peptidasa-IV (DPP-IV). Sin embargo, estos fármacos presentan efectos secundarios como la hipoglicemia y problemas gastrointestinales, por mencionar algunos; por esto, el reto actual es encontrar moléculas bioactivas de fuentes vegetales que sean coadyuvantes en los padecimientos antes mencionados y evitar el consumo de los medicamentos que se usan actualmente (^{Xu, Li, Dai & Peng, 2018}).

Con este propósito, ^{Mune Mune et al. (2018)} evaluaron la inhibición de la actividad de la enzima DPP-IV tras su exposición a los hidrolizados de semillas de V. subterranea con Alcalasa®, termolisina y tripsina, mostrando valores de IC₅₀ (mg/mL) de 44.25, 44.19 y >2.5, respectivamente. En este estudio, los autores identificaron once péptidos con actividad inhibitoria sobre DPP-IV en hidrolizados con termolisina: Leu-Asn, Ile-Asn, Val-Lys, Val-Gln, Val-Asp, Leu-Thr, Leu-Asn, Ile-Asn, Val-Glu, Val-Tyr e Ile-Pro.

De manera similar, ^{Castañeda-Pérez et al. (2019)} evaluaron la actividad antidiabética in vitro de distintos hidrolizados proteínicos de Vigna unguiculata producidos por la digestión de Alcalasa®-Flavourzima® [AF] y pepsina-pancreatina [PP], así como de sus respectivas fracciones de péptidos (FP). Los resultados indicaron que los siguientes compuestos presentaron actividad inhibitoria sobre alguna de las enzimas involucradas en el metabolismo de la glucosa: los péptidos producidos por el sistema secuencial AF presentaron actividad alta, sobre la α-amilasa con la FP>10 kDa (IC₅₀ 31.58 mg/mL), mientras que la FP>10 kDa (IC₅₀ 0.633 mg/mL) y al hidrolizado (IC₅₀ 1.81 mg/mL) mostraron inhibición sobre la α-glucosidasa y este último también influyó en la enzima DPP-IV (IC₅₀ 2.06 mg/mL). En el caso del sistema PP, el FP-3 kDa (IC₅₀ 65.79 mg/mL) y el PF>10 kDa (IC₅₀ 40.17 mg/mL) actuaron sobre la α-amilasa, y la FP<1 kDa (IC₅₀ 189.04 mg/mL) lo hizo sobre la α-glucosidasa. Es importante mencionar que las fracciones con actividad inhibitoria sobre las enzimas relacionadas con el metabolismo de la glucosa no presentaron citotoxicidad in vitro sobre las células Vero¹.

Péptidos de Vigna con actividad antioxidante

Los organismos aeróbicos están equipados con una variedad de moléculas antioxidantes que funcionan como contrapeso a los efectos negativos de los compuestos oxidantes. Estos antioxidantes se clasifican en enzimáticos (por incluir a las enzimas superóxido dismutasa, catalasa, glutatión peroxidasa, etc.) y no enzimáticos (retinol, tocoferoles, ácido ascórbico, carotenoides, y glutatión, entre otros) (^{Birben, Sahiner, Sackesen, Erzurum & Kalayci, 2012}).

^{Apak, Özyürek, Güçlü & Çapanoʇlu (2016)} definieron el término antioxidante como “sustancias naturales o sintéticas que tienen un potencial de reducción claramente positivo, ya que pueden prevenir o retrasar el daño celular oxidativo, causado por oxidantes fisiológicos, tales como ROS (especies reactivas de oxígeno), RNS (especies reactivas de nitrógeno) y radicales libres (por ejemplo, moléculas inestables o iones con electrones desapareados)”.

Actualmente, se han desarrollado diferentes métodos para determinar el potencial antioxidante de las muestras de origen biológico, entre los que destacan; el uso del radical 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazilo (DPPH), poder antioxidante reductor del hierro (FRAP), 2,2’-Azinobis-3-etil- benzo-tiazolina-6-ácido sulfónico (ABTS) y el potencial antioxidante total para atrapar radicales (TRAP), entre otros, (Tabla II).

Se ha demostrado que las proteínas de las semillas del género Vigna tienen la propiedad de disminuir la actividad de los radicales libres, por ejemplo, ^{Chen et al. (2016)} obtuvieron aislados proteínicos por medio de la precipitación isoeléctrica de los extractos de las semillas de V. angularis y V. mungo, que neutralizaron al radical DPPH alcanzando el IC₅₀ con 0.61 y 1.47 mg/mL respectivamente, así mismo sucedió con el método FRAP al lograr el IC₅₀ con concentraciones de 0.68 y 0.61 mg/mL respectivamente. De forma similar, ^{Thumbrain et al. (2020)} reportaron la actividad antioxidante del aislado proteínico de 5 variedades de V. unguiculata, y un IC₅₀ contra los radicales DPPH (1.64-4.35 mg/mL), ABTS (0.46-3.08 mg/mL), TRAP (0.75-8.82 mg/mL) y FRAP (1.13-5.89 mg/mL).

Por otra parte, ^{Gupta et al. (2018)} aislaron y purificaron una fracción de la globulina de las semillas de V. radiata. La globulina fue identificada como vicilina, y consiste en cuatro subunidades con una masa molecular de 66.2, 45.0, 35.0 y 25.0 kDa. La actividad antioxidante de la proteína se analizó in vitro con seis métodos independientes: DPPH (IC₅₀ 2.2 µg/mL), ABTS (IC₅₀ 1.95 µg/mL), FRAP (444.52 mmol Fe²⁺/mg), ensayo del poder reductor (~0.25%), actividad quelante de metales (32.31%) y actividad de eliminación del peróxido de hidrógeno (~15%). Asimismo, ^{Mancera-Castro et al. (2021)} evidenciaron el potencial antioxidante de un aislado proteínico y una fracción de lectina de las semillas de V. unguiculata con los métodos ABTS (~60 y ~250 µmol trolox/g, respectivamente) y FRAP (~8 µmol trolox/g solo para el aislado).

Respecto a la actividad antioxidante de los hidrolizados y los péptidos bioactivos ^{Mune Mune et al. (2018)} determinaron que los primeros al ser obtenidos con las enzimas Alcalasa®, termolisina y tripsina a partir de las proteínas de V. subterranea presentan actividad sobre el DPPH (0.781, 1.323 y 5.522 µg trolox/mg, respectivamente), así como con la quelación del Fe²⁺ (0.498, 0.702 y 1.016 mg trolox/mg, respectivamente). También identificaron al péptido Val-Tyr con posible actividad antioxidante del hidrolizado obtenido con termolisina.

Por otra parte, ^{Kusumah, Real Hernandez & Gonzalez de Mejia (2020)} evaluaron el efecto de las enzimas termolisina, pepsina, pepsina-pancreatina y el tiempo de hidrólisis (intervalo de 0 a 240 min) sobre la actividad antioxidante de los hidrolizados de la albúmina de V. radiata, y encontraron que todos estos presentan potencial actividad antioxidante con los tres métodos: radical ABTS (449.7-685.0 µM equivalentes de ácido ascórbico), actividad quelante de hierro (434.3-5337.7 µM equivalente de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA)) y capacidad de absorbancia de los radicales de oxígeno (ORAC) (96-127 µM equivalente de trolox (6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid)). La hidrólisis generada por la combinación de las enzimas pepsina-pancreatina dio lugar a la presencia de siete péptidos con potencial antioxidante: Met-Asp, Gln-Ser-Ala, Glu-Trp, Leu-Gly-Trp, Lys-Lys, Ser-Val-Pro y Asp-Val-Ala-Phe. Respecto a la hidrólisis de la enzima termolisina generó cuatro péptidos con el potencial antioxidante: Lys-Lys, Asp-Met, Ser-Tyr y Trp.

En conjunto, aunque estos trabajos de investigación destacan el interés en las proteínas y péptidos derivados de Vigna como recursos potenciales en la búsqueda de antioxidantes naturales, se requieren más análisis para entender su eficacia, y sus mecanismos de acción, además de una garantía de seguridad en la práctica.

Péptidos de Vigna con actividad antiviral contra el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH-I)

En la actualidad, el VIH-I, ha infectado a más de 40 millones de personas alrededor del mundo; este retrovirus ataca y destruye progresivamente las células linfocitarias CD4+ del sistema inmunitario, causando su debilitamiento, lo que provoca el desarrollo de otras enfermedades de origen fúngico y bacteriano, pérdida de peso, y sangrados, entre otras afecciones. Actualmente, la terapia antirretroviral es la primera línea de tratamiento para detener la replicación del VIH-I, sin embargo, el reto es la disminución de los efectos adversos, que se han asociado al consumo de fármacos en el tratamiento de la enfermedad, como dolor de cabeza, intolerancia gastrointestinal, náuseas, acidosis láctica, pancreatitis e incluso complicaciones severas que pueden provocar la muerte (^{El Safadi, Vivet-Boudou & Marquet, 2007}). Es por ello, que se han realizado estudios in vitro con algunas proteínas bioactivas del género Vigna para determinar su capacidad de inhibir a las enzimas esenciales en el ciclo de vida del VIH-I (la transcriptasa reversa, la proteasa y la integrasa).

En este contexto, existen proteínas como las lectinas, las defensinas e inhibidores de la proteasa que presentan actividad biológica contra el VIH-I (^{Ng, Wong & Fang, 2011}). Por ejemplo; una lectina estable a la digestión por tripsina de las semillas de Vigna sesquipedalis, que al ser purificada por ^{Wong & Ng, 2003}, inhibió a la enzima transcriptasa inversa del VIH-RT con un IC₅₀ de 73 µM. Por otra parte, se purificaron tres fracciones más de inhibidores de proteasa (BGTI1, BGTI2 y BGTI3) que correspondieron a los inhibidores de tripsina/quimotripsina. La fracción BGTI1 no disminuyó la actividad de VIH-RT, sin embargo, las fracciones BGTI2 y BGTI3 sí lo hicieron con un IC₅₀ 20 mM e IC₅₀ 15 mM, respectivamente (^{Cheung, Wong & Ng, 2009}).

Existen algunas proteínas que por su estructura o por su bioactividad, son similares a las proteínas de importancia biomédica, lo que ha motivado su estudio y determinar su potencial antiviral. Por ejemplo, ^{Tian et al. (2013)} evaluaron la actividad inhibitoria de una proteína de las semillas de V. unguiculata homólogas a las proteínas inhibidoras de la poligalacturonasa contra el VIH-RT. Los resultados de este estudio fueron prometedores (IC₅₀ de 12.9 µM). En lo que concierne a ^{Ye & Ng (2001)} purificaron una proteína similar a la ciclofilina, a la que llamaron “unguilina” aislada de las semillas de V. unguiculata, que disminuyó el 84.8% de la actividad de la VIH-RT. En 2002, los mismos autores purificaron una proteína similar a la quitinasa, la “delandina”, extraída de V. umbellata, que incrementó la inhibición de la VIH-RT de 13.4 a 44.5% al aumentar la concentración de la proteína de 1.8 a 180 µM (^{Ye & Ng, 2002a}). En otro estudio (^{Ye & Ng, 2002b}) purificaron una proteína de 8 kDa llamada “angulina” proveniente de V. angularis con principal actividad antifúngica, sin embargo, con 70 µM la VIH-RT se inhibió en un 27.5%.

Estos hallazgos son un aliciente y sugieren que las proteínas y los péptidos de Vigna son posibles candidatos para el desarrollo de las terapias antivirales contra el VIH-I. Sin embargo, es importante destacar que la investigación en esta área está en sus primeras etapas, y son necesarios más estudios para comprender completamente los mecanismos de acción y la eficacia de estas proteínas como agentes antivirales.

Péptidos de Vigna con actividad antibacteriana, antifúngica e insecticida

En la agricultura se han reportado pérdidas de cultivos de hasta un 45% antes o después de la cosecha, debido al ataque de una amplia variedad de organismos, incluyendo insectos, nemátodos, virus, bacterias y hongos. En respuesta, las plantas producen distintas biomoléculas, como las proteínas o los péptidos, que participan como primera línea de defensa contra estos agentes.

Al respecto, se han identificado distintas proteínas y péptidos con actividad antimicrobiana en las leguminosas del género Vigna (^{Kim et al., 2009}; ^{Pina-Pérez & Ferrús Pérez, 2018}) que pueden ser clasificados dependiendo de su estructura y masa molecular en: esnakinas, defensinas, inhibidores de proteasa, lectinas, proteínas de transferencia de lípidos (nsLTPs), proteínas tipo heveina, tioninas, endoproteinasas, peroxidasas, proteínas tipo ribonucleasa, quitinasas y ciclótidos, entre otras proteínas que no han sido aún clasificadas en alguna familia (^{Kim et al., 2009}; ^{Tang, Prodhan, Biswas, Le & Sekaran, 2018}).

^{Abdel-Shafi et al. (2019)} evidenciaron el potencial anti-microbiano de las globulinas 7S y 11S de V. unguiculata contra Listeria monocytogenes, Listeria ivanovii, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa y Salmonella thypi al usar concentraciones de 10-1,000 µg/mL. Para Escherichia coli la globulina 11S fue la única fracción que provocó la disminución del crecimiento de la bacteria. Asimismo, ^{Franco et al. (2006)} observaron el decrecimiento de E. coli, S. aureus y Pseudomonas syringae usando una γ-thionina de V. unguiculata. Se ha observado que algunas proteínas purificadas del género Vigna solo minimizan la acción de las bacterias gram-positivas, por ejemplo, ^{Wang, Wu, Ng, Ye & Rao (2004)} mencionan una actividad de esta naturaleza contra S. aureus (bacteria gram-positiva) pero no para Salmonella thyphimurium (bacteria gram-negativa) usando una proteína de transferencia de lípidos no específica (nsLTP) (9 kDa). Diferente a ^{Wang et al. (2006)} que determinaron la misma actividad mencionada para S. aureus, pero no para bacterias gram-negativas del género Salmonella con un inhibidor de proteasa denominado mungoina (10 kDa).

Es importante mencionar que, el ataque por hongos conduce a una reducción cualitativa y cuantitativa en la producción de semillas y en la germinación (^{Abd-allah et al., 2018}), además en las semillas infectadas se pueden generar micotoxinas, biomoléculas peligrosas para la salud humana y animal (^{Abd-allah et al., 2018}; ^{Wong et al., 2019}). Sin embargo, las semillas de las leguminosas contienen proteínas que sirven como un sistema de defensa contra organismos fúngicos (^{Ng, 2004}). En las especies del género Vigna se han identificado y aislado algunas proteínas con esta actividad, como son las defensinas y otras proteínas antifúngicas que no han sido clasificadas dentro de alguna familia, sin embargo, presentan similitud en secuencia con otras proteínas como las quitinasas, etc. (^{Schmidt, Arendt & Thery, 2019}; ^{Ye, Wang & Ng, 2000}).

Una de las defensinas que han sido aisladas a partir de las semillas de V. unguiculata es la Cp-tionina II, que mostró mayor potencial para minimizar el crecimiento de Fusarium culmorum comparado con las cepas de Aspergillus niger y Penicillium expansum. La actividad antifúngica de Cp-tionina II se atribuyó a su capacidad para inducir la permeabilidad de la membrana fúngica y favorecer la sobreproducción de ROS (especies reactivas de oxígeno) mitocondrial, causando estrés oxidativo (^{Schmidt et al., 2019}).

Algunas proteínas no se han podido clasificar en alguna familia en específico por su variabilidad biológica y funcional, sin embargo, estructuralmente son homólogas en su cadena N-terminal con alguna familia. Por ejemplo, se aisló una proteína con actividad de quitinasa a partir de las semillas de V. mungo, e inhibió el crecimiento de Fusarium solani, y controló parcialmente el de las cepas de Fusarium oxysporus, Sclerotium rolfsii, Mycosphaerella arachidicola y Botrytis cinerea. Se argumenta que su capacidad antifúngica se debe principalmente al efecto devastador que ejerce sobre la pared fúngica, ya que provoca la liberación de los oligosacáridos de quitina causando la fuga del citoplasma y por ende la muerte celular (^{Ye & Ng, 2005}). ^{Ye, Wang & Ng (2000)} purificaron dos proteínas antifúngicas denominadas alfa (α) y beta (β). Ambas inhibieron el crecimiento de M. arachidicola, Coprinus comatus, Rhizoctonia solani, Physalospora piricola, F. oxysporum y Pleurotus ostreatus. Mediante el análisis de la secuencia de los aminoácidos de su cadena N-terminal, (α) mostró un parecido con las proteínas del tipo quitinasa y (β) exhibió una secuencia hasta ahora desconocida.

En cuanto al daño causado por los insectos, el principal método de control es el uso de productos químicos (o insecticidas), tóxicos para el medio ambiente, los animales y los seres humanos, por esto, se han propuesto distintas alternativas, incluyendo el uso de bioinsecticidas. Al respecto, las proteínas de las leguminosas consideradas potenciales como bioinsecticidas son las lectinas, proteínas inactivadoras de los ribosomas, e inhibidores de la proteasa y la α-amilasa, las arcelinas, proteínas tipo canatoxinas y las ureasas (^{Carlini & Grossi-de-Sá, 2002}).

Son varios los reportes que evidencian la actividad insecticida de las semillas y proteínas bioactivas de las especies del género Vigna. Por ejemplo, ^{Kaur, Gill & Kaur (2020)} identificaron 10 genotipos de V. umbellata que presentan la capacidad de frenar el crecimiento de Callosobruchus maculatus en diferentes etapas larvarias, al atribuir esta propiedad a la inhibición de las proteasas presentes en el tracto digestivo de los insectos, lo que provoca una menor biodisponibilidad de ciertos aminoácidos necesarios para las diferentes etapas del desarrollo larvario. ^{Katoch, Sharma, Singh & Thakur (2015)} purificaron un inhibidor de tripsina (24 kDa) a partir de V. umbellata, con actividad insecticida contra Spodoptera litura. La reacción es por la inhibición de las proteasas digestivas del insecto al interferir en importantes procesos bioquímicos y fisiológicos, como la digestión e hidrólisis de las proteínas, frenando, así, la biodisponibilidad y absorción de los aminoácidos en las cinco etapas larvarias evaluadas en ese estudio. También se conoce la capacidad insecticida de la defensina aislada de Vigna unguiculata, con actividad contra C. maculatus y Zabrotes subfasciatus mediante la inhibición de la α-amilasa intestinal (^{dos Santo et al., 2010}).

Lo hasta aquí expuesto representa una alternativa para la agricultura, al reducir no sólo las pérdidas que se tienen causadas por las bacterias, los hongos y los insectos, sino también la dependencia a los productos químicos dañinos para el medio ambiente y la salud humana. Sin embargo, se requieren investigaciones adicionales para comprender completamente los mecanismos de acción de estas proteínas y su aplicación en el control de las plagas y los patógenos en los cultivos.

Conclusiones

Las leguminosas del género Vigna son poco conocidas y consumidas por la población mundial. Sin embargo, diversos estudios han demostrado que son fuentes promisorias de diferentes compuestos bioactivos para la investigación biomédica y la industria alimentaria. Si bien estos hallazgos son importantes, gran parte de las investigaciones se han realizado in vitro, por lo que son necesarios estudios adicionales para comprender completamente los posibles efectos y el uso seguro de estas proteínas en el área médica y la industria alimentaria. Sin embargo, estos descubrimientos también son perspectivas para explorar y aprovechar las fuentes naturales de los compuestos bioactivos con el fin de mejorar la salud para el bienestar humano.