Combination of classical bioassay-guided and advanced genomics-driven discovery of novel natural products in Actinomycetes

Julia Piekarski
2020 unpublished
Zwei Actinomycetes-Stämme, Streptomyces noursei und Amycolatopsis sp. YIM10, wurden ausgewählt, um vermeintlich neue Sekundärmetabolite zu isolieren. Dazu wurde eine Kombination aus dem klassischen Bioassay-geführten Ansatz und Genom-Mining eingesetzt. Es ist bekannt, dass Streptomyces noursei ATCC 11455 zusätzlich zu Nystatin eine antimikrobielle Verbindung produziert, die gegen Gram+ Bakterien aktiv ist und ein neues Polyketid sein könnte. Es wurde ein Versuch unternommen, diese Substanz zu
more » ... diese Substanz zu isolieren und aufzureinigen. Die MS-Analyse bestätigte das Vorhandensein zahlreicher Makrolide. Zwei bereits registrierte Moleküle (YL 02107Q und CAS 37359-09-4) und möglicherweise neue Metaboliten, die mit dem Antibiotikum YL 02107Q verwandt sind, wurden nachgewiesen. Die Genomsequenzierung ergab eine möglicherweise neue T1PKS, welche von Cluster 14 kodiert wird und für die Produktion von YL 02107Q und verwandten Verbindungen verantwortlich sein könnte. Um dies nachzuweisen, wurde eine insertionale Disruption durchgeführt. Die Analyse des Extrakts des resultierenden Knock-out Mutanten bestätigte das Fehlen antimikrobieller Aktivität in Bioassay-Experimenten. Für Amycolatopsis sp. YIM10 wurde in Streptomyces coelicolor M1154 und Streptomyces albus Del14 eine heterologe Expression von Cluster 5, der für ein vermeintlich neues NRPS kodiert, durchgeführt. Die Fermentation in verschiedenen Medien und die anschließende Analyse der Extrakte mittels analytischer HPLC ergab keine neuen Verbindungen. Basierend auf den Ergebnissen von antiSMASH wurden drei mutmaßliche regulatorische Proteine (gntR, asnR und luxR), die innerhalb von Cluster 5 lokalisiert sind, für die Überexpression ausgewählt. Die Überexpression wurde mit gntR in S. albus Del14, der Cluster 5 beherbergt, erreicht, aber es wurden keine neuen Metaboliten nachgewiesen. Jedoch wurde eine Zunahme der Metabolitenproduktion im rekombinanten Stamm festgestellt.
doi:10.25365/thesis.63118 fatcat:67xlt4usdbdwjg4nee76gkju5m