Нові дані щодо регуляції спеціалізованого метаболізму Streptomyces viridosporus ATCC14672

  • Б. О. Осташ Львівський національний університет ім. І. Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0000-0001-5904-5957
  • А. В. Вознюк Львівський національний університет ім. І. Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4
  • В.-М. С. Цедуляк Львівський національний університет ім. І. Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0000-0002-1652-1607
  • В. О. Федоренко Львівський національний університет ім. І. Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0000-0002-7672-1897
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v36.1717
Ключові слова: Streptomyces viridosporus ATCC14672, антибіотики, гени, регуляція метаболізму

Анотація

Мета. Streptomyces viridosporus ATCC14672 продукує моеноміцини (MOE), прямі інгібітори бактерійних пептидогліканових гілкозилтрансфераз у наномолярному діапазоні. Низький титр MOE ускладнює їхнє масштабоване очищення, так знижуючи перспективи його трансляційних досліджень. Ми використали генетичний підхід аби дослідити залучення кількох відомих плейотропних регуляторів біосинтезу MOE. Методи. Бактерійна генетика та біотести поєднали для конструювання рекомбінантних штамів, що містять додаткові копії вибраних генів, і оцінити їхні ефекти на продукцію MOE. Результати. Промотори генів біосинтезу MOE містять оператори плейотропних транскрипційних факторів. З кількох досліджених регуляторних генів bldD активує продукцію невідомого антибіотика у MOE-мінус мутанті, dO5, тоді як у ATCC14672 уведення bldD знижує сумарну антибіотичну активність. Домінантно-негативний алель lsr2 позитивно впливає на антибіотичну активність dO5. Висновки. Наше дослідження виявило нові складові у мережі генів-регуляторів продукції MOE. S. viridosporus за певних умов здатний продукувати невідомий антибіотик, інактивація якого можна дослідити як спосіб підвищення рівня продукції MOE.

Посилання

Ostash B., Makitrynskyy R., Yushchuk O., Fedorenko V. Structural diversity, bioactivity, and biosynthesis of phosphoglycolipid family antibiotics: recent advances. BBA Adv. 2022. Vol. 2. P. 100065. https://doi.org/10.1016/j.bbadva.2022.100065.

Ostash B., Walker S. Moenomycin family antibiotics: chemical synthesis, biosynthesis, and biological activity. Nat. Prod. Rep. 2010. Vol. 27. P. 1594–1617. https://doi.org/10.1039/c001461n.

Okeke I. et al. The scope of the antimicrobial resistance challenge. Lancet. 2024. Vol. 403. P. 2426–2438. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(24)00876-6.

Schuricht U. et al. The biosynthesis of moenocinol, the lipid part of the moenomycin antibiotics. Tetrahedron Lett. 2001. Vol. 42. P. 3835–3837. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(01)00569-X.

Augustijn H., Roseboom A., Medema M., van Wezel G. Harnessing regulatory networks in Actinobacteria for natural product discovery. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2024. Vol. 51. P. kuae011. https://doi.org/10.1093/jimb/kuae011.

Koshla O., Lopatniuk M., Rokytskyy I., Yushchuk O., Dacyuk Y., Fedorenko V., Luzhetskyy A., Ostash B. 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.

Gehrke E., Zhang X., Pimentel-Elardo S., Johnson A., Rees C., Jones S., Gehrke S., Turvey S., Boursalie S., Hill J., Carlson E., Nodwell J., Elliot M. Silencing cryptic specialized metabolism in Streptomyces by the nucleoid-associated protein Lsr2. Elife. 2019. Vol. 8. P. e47691. https://doi.org/10.7554/eLife.47691.

Tseduliak V., Dolia B., Ostash I., Lopatniuk M., Busche T., Ochi K., Kalinowski J., Luzhetskyy A., Fedorenko V., Ostash B. Mutations within gene XNR_2147 for TetR-like protein enhance lincomycin resistance and endogenous specialized metabolism of Streptomyces albus J1074. J. Appl. Genet. 2023. Vol. 64. P. 185–195. https://doi.org/10.1007/s13353-022-00738-4.

Siegl T., Luzhetskyy A. Actinomycetes genome engineering approaches. Antonie Van Leeuwenhoek. 2012. Vol. 102. P. 503–516.

Hindra Elliot M. Multifactorial genetic control and magnesium levels govern the production of a Streptomyces antibiotic with unusual cell density dependence. mSystems. 2024. Vol. 9. P. e0136823. https://doi.org/10.1128/msystems.01368-23.

Wang K., Liu N., Shang F., Huang J., Yan B., Liu M., Huang Y. Activation of secondary metabolism in red soil-derived streptomycetes via co-culture with mycolic acid-containing bacteria. Microorganisms. 2021. Vol. 9. P. 2187. https://doi.org/10.3390/ microorganisms9112187.

Rempel S., Gati C., Nijland M., Thangaratnarajah C., Karyolaimos A., de Gier J., Guskov A., Slotboom D. A mycobacterial ABC transporter mediates the uptake of hydrophilic compounds. Nature. 2020. Vol. 580. P. 409–412. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2072-8.

Makitrynskyy R., Tsypik O., Nuzzo D., Paululat T., Zechel D., Bechthold A. Secondary nucleotide messenger c-di-GMP exerts a global control on natural product biosynthesis in streptomycetes. Nucleic Acids Res. 2020. Vol. 48. P. 1583–1598. https://doi.org/10.1093/nar/gkz1220.