ТРАНСПОЗОННИЙ МУТАГЕНЕЗ STREPTOMYCES GHANAENSIS ATCC14672 НА ОСНОВІ TN5: ПОШУК НОВИХ РЕГУЛЯТОРІВ ПРОДУКЦІЇ МОЕНОМІЦИНУ
Анотація
Streptomyces ghanaensis ATCC14672 – один із генетично охарактеризованих природних продуцентів моеноміцину А (MmA), унікального фосфогліколіпідного антибіотика, що може прямо інгібувати пептидогліканові глікозилтрансферази. Наразі на ринку немає ліків, які б діяли за таким механізмом. Існує значний інтерес в розробці ліків на основі MmA для лікування множинно стійких грампозитивних інфекцій. Відповідно, неабиякий інтерес становить розробка мікробіологічних підходів до глибинного культивування штаму-продуцента цієї природної сполуки. Наявні штами ATCC14672 накопичують мізерні кількості MmA, що протягом останнього десятиріччя, стимулює дослідження генетичного контролю його біосинтезу. Наше розуміння регуляції продукції MmA наразі головно ґрунтується на порівнянні за гомологією. Тобто гомологи відомих плейотропних регуляторів продукції антибіотиків виявляли у геномі ATCC14672 і далі характеризували експериментальними методами. Хоча такий підхід загалом був успішний, за його межами залишилися ті регулятори продукції MmA, що не гомологічні з регуляторами, описаними для модельних стрептоміцетів. У цій статті ми описуємо спробу виявити нові гени, задіяні у регуляції біосинтезу моеноміцину, за допомогою кодон-оптимізованого транспозона Tn5, що репрезентує об’єктивний спосіб виявлення справді нових регуляторів. У результаті первинного скринінгу транспозонної бібліотеки нам вдалося ідентифікувати п’ять Tn5 мутантів, що відрізнялися за морфологією та/або сумарною антибіотичною активністю. Методом секвенування ДНК ідентифіковано сайти інсерції Tn5 у геномах мутантів і повторно проаналізовано їхні рівні продукції моеноміцину. Це привело до виявлення двох мутантів зі збільшеною продукцією антибіотика. Виявлені гени клоновано у вектори експресії та введено у штам дикого типу (ATCC14672) для вивчення впливу додаткової копії гена на штам. Один із генів, ssfg_04565, справляв негативний вплив на антибіотичну активність, коли його ввели у штам АТСС14672 на плазміді. Імовірні функції генів обговорено у контексті розуміння регуляції вторинного метаболізму.
Ключові слова
Повний текст:
PDF (English)Посилання
1. Gampe C. M., Tsukamoto H., Wang T. S. et al. Modular synthesis of diphospholipid oligosaccharide fragments of the bacterial cell wall and their use to study the mechanism of moenomycin and other antibiotics // Tetrahedron. 2011. Vol. 67. P. 9771-9778.
https://doi.org/10.1016/j.tet.2011.09.114
2. Herrmann S., Siegl T., Luzhetska M. et al. Site-specific recombination strategies for engineering actinomycete genomes // Appl. Environ. Microbiol. 2012. Vol. 78. P. 1804-1812.
https://doi.org/10.1128/AEM.06054-11
3. Kieser T., Bibb M.., Buttner M. et al. Practical Streptomyces genetics. Norwich: John Innes Foundation. 2000. 634 p.
4. Koshla O., Lopatniuk M., Rokytskyy I. et al. Properties of Streptomyces albus J1074 mutant deficient in tRNA(Leu)(UAA) gene bldA // Arch. Microbiol. 2017. Vol. 199. P. 1175-83.
https://doi.org/10.1007/s00203-017-1389-7
5. Luo Y., Huang H., Liang J. et al. Activation and characterization of a cryptic polycyclic tetramate macrolactam biosynthetic gene cluster // Nat. Commun. 2013. Vol. 4. P. 2894-2909.
https://doi.org/10.1038/ncomms3894
6. Makitrynskyy R., Rebets Y., Ostash B. et al. Genetic factors that influence moenomycin production in streptomycetes // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2010. Vol. 37. P. 559-566.
https://doi.org/10.1007/s10295-010-0701-1
7. Makitrynskyy R., Ostash B., Tsypik O. et al. Pleiotropic regulatory genes bldA, adpA and absB are implicated in production of phosphoglycolipid antibiotic moenomycin // Open Biology. 2013. Vol. 3. 130121.
https://doi.org/10.1098/rsob.130121
8. Ostash B., Doud E. H., Lin C. et al. Complete characterization of the seventeen step moenomycin biosynthetic pathway // Biochemistry. 2009. Vol. 48. P. 8830-8841.
https://doi.org/10.1021/bi901018q
9. Petzke L., Luzhetskyy A. In vivo Tn5-based transposon mutagenesis of Streptomycetes // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2009. Vol. 83. P. 979-986.
https://doi.org/10.1007/s00253-009-2047-z
10. Schuricht U., Endler K., Hennig L. et al. Studies on the biosynthesis oft he antibiotic moenomycin A // J. Prakt. Chem. 2000. Vol. 342. P. 761-769.
https://doi.org/10.1002/1521-3897(200010)342:8<761::AID-PRAC761>3.0.CO;2-7
11. Sehin Y., Koshla O., Dacyuk Y. et al. Gene ssfg_01967 (miaB) for tRNA modification influences morphogenesis and moenomycin biosynthesis in Streptomyces ghanaensis ATCC14672 // Microbiology. 2019. Vol. 165. P. 233-245.
https://doi.org/10.1099/mic.0.000747
12. Wright G.D. Q&A: antibiotic resistance: what more do we know and what more can we do? // BMC Biol. 2013. Vol. 11. P. 51. doi: 10.1186/1741-7007-11-51.
https://doi.org/10.1186/1741-7007-11-51
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2019.81.06
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
