Перспективи використання рибосомної інженерії як спосіб підвищити продукцію моеноміцину у Streptomyces viridosporus ATCC14672

  • В. А. Олішкевич Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0009-0000-3620-1857
  • Р. В. Стецик Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0009-0005-9509-4787
  • К. В. Багрійчук Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0009-0007-4443-5056
  • В. Д. Руденко Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0009-0003-9802-4501
  • Б. О. Осташ Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0000-0001-5904-5957
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v38.1803
Ключові слова: Streptomyces viridosporus ATCC14672, антибіотики, рибосомна інженерія

Анотація

Мета. Streptomyces viridosporus Pridham et al. ATCC14672 продукує моеноміцини (MOE), наномолярні інгібітори пептидогліканових глікозилтрансфераз. Титр MOE у ATCC14672 на рівні 1 мг×л-1, зумовлюючи інтерес до пошуку надпродуцентів. Одним із корисних підходів є пошук надпродуцентів серед спонтанних мутантів стійких до антибіотиків-інгібіторів трансляції та транскрипції. Методи. Використали методи бактерійної генетики для отримання антибіотикорезистентних мутантів. Результати. Штам ATCC14672 є доволі однорідним морфологічно; частота появи нетипових колоній на вівсяному агарі була приблизно 10-3. При аналізі однієї такої колонії, L7, виявлено, що вона продукує MOE на рівні дикого типу. Антибіотики лінкоміцин, стрептоміцин, спектиноміцин, тіострептон, неоміцин та касуґаміцин неефективні для ATCC14672, оскільки штам має високу фонову стійкість до них. На противагу, інгібітор РНК-полімерази рифампіцин був успішно застосований для отримання невеликої колекції стійких мутантів. Вони містили точкові мутації у кодувальній послідовності гена rpoB, щo кодує β-субодиницю РНК полімерази. Два мутанти, RIFS1 та E4, містили ідентичну мутацію у rpoB (H437Y), але відмінну морфологію колоній і рівень антибіотичної активності. Висновки. У цій роботі продемонмтровано, що рифампіцин може бути використаний як знаряддя для селекції мутантів АТСС14672 зі зміненою антибіотичною активністю. Наші дані вказують на можливість появи мутацій у rpoB одночасно з іншими, наразі невідомими, мутаціями у їхніх геномах.

Посилання

Augustijn H., Roseboom A., Medema M., van Wezel G. Harnessing regulatory networks in Actinobacteria for natural product discovery. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2024. Vol. 51. https://doi.org/10.1093/jimb/kuae011.

Dolya B., Hryhorieva O., Sorochynska K., Lopatniuk M., Ostash I., Tseduliak V.-M., Sterndorff E., Jørgensen T., Gren T., Dacyuk Y., Weber T., Luzhetskyy A., Fedorenko V., Ostash B. Properties of multidrug-resistant mutants derived from heterologous expression chassis strain Streptomyces albidoflavus J1074. Microorganisms. 2023. Vol. 11. P. 1176. https://doi.org/10.3390/microorganisms11051176.

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. Archives of Microbiology. 2017. Vol. 199. P. 1175–1183. https://doi.org/10.1007/s00203-017-1389-7.

Okeke I., de Kraker M. E. A., Van Boeckel T. P., Kumar C. K., Schmitt H., Gales A. C., Bertagnolio S., Sharland M., Laxminarayan R. The scope of the antimicrobial resistance challenge. Lancet. 2024. Vol. 403. P. 2426–2438. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(24)00876-6.

Ostash B. Ribosomal protein S12 and its effects on specialized metabolism of Streptomyces bacteria. Current Biotechnology. 2023. Vol. 2. P. 94–102. https://doi.org/10.2174/2211550112666230505105656.

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

Ostash B., Saghatelian A., Walker S. A streamlined metabolic pathway for the biosynthesis of moenomycin A. Chem Biol. 2007. Vol. 14. P. 257–267. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2007.01.008.

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

Schuricht U., Hennig L., Findeisen M., Welzel P., Arigoni D. The biosynthesis of moenocinol, the lipid part of the moenomycin antibiotics. Tetrahedron Letters. 2001. Vol. 42. P. 3835–3837. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(01)00569-X.

Shemediuk A., Dolia B., Ochi K., Fedorenko V., Ostash B. Properties of spontaneous rpsL mutant of Streptomyces albus KO-1297. Cytology and genetics. 2022. Vol. 56. P. 31–36. https://doi.org/10.3103/S009545272201011X.

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. Journal of Applied Genetics. 2023. Vol. 64. P. 185–195. https://doi.org/10.1007/s13353-022-00738-4.

Westhoff S., van Leeuwe T., Qachach O., Zhang Z., van Wezel G., Rozen D. The evolution of no-cost resistance at sub-MIC concentrations of streptomycin in Streptomyces coelicolor. The ISME Journal. 2017. Vol. 11. P. 1168–1178. https://doi.org/10.1038/ismej.2016.194.