Дослідження криптичного спеціалізованого метаболому Streptomyces cyanogenus S136
Анотація
ШтамStreptomyces cyanogenus S136 відомий як продуцент ландоміцинової родини антибіотиків, серед яких найбільше синтезується ландоміцин А. За винятком ландоміцинів і люцензоміцину, зі штаму S136 не виділено жодних інших спеціалізованих метаболітів. Однак геном S136 містить понад 40 генних кластерів біосинтезу (ГКБ) спеціалізованих метаболітів, що робить цей штам недооціненим потенційним продуцентом нових біоактивних природних сполук. Ми вирішили глибше дослідити спеціалізований метаболом цього штаму. Ми проаналізували дані транскриптому штаму S136 за умов продукції ландоміцину та виявили, що більшість ГКБ транскрибується на базальному рівні. Це призводить до фенотипової криптичності більшості ГКБ, виявлених у геномі штаму S136. Втім, є кілька винятків. Кластер генів біосинтезу ландоміцинів експресується на високому рівні (100 транскриптів на мільйон картованих рідів (Transcripts Per Million mapped reads (TPM)) і близько тисячі ТРМ для генів мінімальної полікетидсинтази lanFABC. Подібний рівень експресії спостерігали у ГКБ № 2, 4, 7 і 33, з яких кластер генів № 2 кодує біосинтез невідомого сахариду, який відрізняється від усіх описаних на сьогодні. Дані РНК-секвенування дали можливість чіткіше окреслити межі передбачуваних ГКБ. На наступному етапі цієї роботи ми виокремили кілька цікавих для дослідження ГКБ у геномі S136. Ці кластери містять гени, які мають низьку подібність до відомих генів і, ймовірно, кодують синтез ще невідомих природних сполук. Також у цих кластерах розташовані регуляторні гени, які можна використати для активації криптичних кластерів. Нами сконструйовано плазміди для надекспресії кількох таких регуляторних генів і введено у штам S136 та у мутантний штам, який не здатен продукувати ландоміцини. Проте біотести не показали жодної відмінності між рекомбінантними штамами з плазмідами та вихідними штамами. Втім, аналіз кількох штамів S. cyanogenus за допомогою рідинної хроматографії, спряженої з мас-спектроскопією, вказує на вплив генотипу, умов культивування та екстракції на дані метаболому цих штамів. Дані метаболому штамів S. cyanogenus є референтними для подальших досліджень цього виду.
Ключові слова
Повний текст:
PDF (English)Посилання
Ostash B., Korynevska A., Stoika R., Fedorenko V. Chemistry and biology of landomycins, an expanding family of polyketide natural products // Mini Rev. Med. Chem. 2009. Vol. 9. P. 1040-1051. https://doi.org/10.2174/138955709788922593
Yushchuk O., Ostash I., Mösker E. et al. Eliciting the silent lucensomycin biosynthetic pathway in Streptomyces cyanogenus S136 via manipulation of the global regulatory gene adpA // Sci Rep. 2021. Vol. 11. P. 3507. https://doi.org/10.1038/s41598-021-82934-6
Hrab P., Rückert C., Busche T. et al. Complete genome sequence of Streptomyces cyanogenus S136, producer of anticancer angucycline landomycin A // 3 Biotech. 2021. Vol. 11. P. 282. https://doi.org/10.1007/s13205-021-02834-4
Hemmerling F., Piel J. Strategies to access biosynthetic novelty in bacterial genomes for drug discovery // Nat. Rev. Drug Discov. 2022. Vol. 21. P. 359-378. https://doi.org/10.1038/s41573-022-00414-6
Rebets Y., Ostash B., Luzhetskyy A. et al. Production of landomycins in Streptomyces globisporus 1912 and S. cyanogenus S136 is regulated by genes encoding putative transcriptional activators // FEMS Microbiol. Lett. 2003. Vol. 16. P. 149-153. https://doi.org/10.1016/S0378-1097(03)00258-1
Koshla O., Lopatniuk M., Rokytskyy I. et al. Properties of Streptomyces albus J1074 mutant deficient in tRNALeuUAA gene bldA. Arch. Microbiol. 2017. Vol. 199. P. 1175-1183. https://doi.org/10.1007/s00203-017-1389-7
Koshla O., Rokytskyy I., Ostash I. et al. Secondary metabolome and transcriptome of Streptomyces albus J1074 in liquid medium SG2 // Cyt. Genet. 2019. Vol. 53. P. 1-7. https://doi.org/10.3103/S0095452719010080
Kuzniar A., van Ham R., Pongor S. et al. The quest for orthologs: finding the corresponding gene across genomes // Trends Genet. 2008. Vol. 24. P. 539-551. https://doi.org/10.1016/j.tig.2008.08.009
Blin K., Shaw S., Kloosterman A. et al. antiSMASH 6.0: improving cluster detection and comparison capabilities // Nucleic Acids Res. 2021. Vol. 49. P. 29-35. https://doi.org/10.1093/nar/gkab335
Liu G, Chater KF, Chandra G, Niu G, Tan H. Molecular regulation of antibiotic biosynthesis in streptomyces // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2013. Vol. 77. P. 112-143. https://doi.org/10.1128/MMBR.00054-12
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2024.91.02
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
