Detailansicht
Genome based assessment of secondary metabolite biosynthesis potential of a new species of Actinoalloteichus isolated from a marine sponge
Julia Seifert
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Sergey Zotchev
DOI
10.25365/thesis.72014
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18517.15460.388257-3
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Es ist allgemein anerkannt, dass neue Antibiotika dringend benötigt werden und dass die vielversprechendste Quelle nach wie vor Naturprodukte sind. Über 50% der Therapeutika auf dem Markt sind entweder aus natürlichen Produkten gewonnen oder basieren auf ihnen. Actinomycetes Bakterien produzieren eine breite Palette natürlicher Verbindungen, die antibakterielle, antimykotische, antivirale, antiparasitäre, antitumor oder immunsuppressive Eigenschaften haben. Sekundäre Metaboliten, wie Antibiotika, werden in der natürlichen Umgebung in Konzentrationen gebildet, die weit unter den therapeutischen Konzentrationen liegen, daher werden Verfahren zur Verbesserung der Synthese dieser natürlichen Verbindungen benötigt, wenn sie im industriellen Maßstab hergestellt werden sollen. Diese sekundären Metaboliten werden von biosynthetischen Genclustern kodiert. Diese Gencluster sind unter Laborbedingungen stumm, und ihre entsprechende Substanz wird nicht erzeugt. Durch Manipulation der Wachstumsbedingungen und Heterologe Expression können die stillen Gencluster aktiviert und die Substanz produziert werden. Actinoalloteichus sind seltene Aktinomyceten, deren Fähigkeit zur Produktion von Sekundärmetaboliten zuvor gezeigt wurde. Actinoalloteichus fjordicus MP129-24 wurde in Norwegen aus Meeresschwämmen isoliert. Es enthält 26 mögliche biosynthetische Gencluster (Antismash). Einige der Gencluster sind bekannt, die meisten Gencluster haben jedoch eine geringe Ähnlichkeit mit anderen Genclustern in der Datenbank und könnten daher für die Biosynthese neuer Naturstoffe kodieren. Der One Strain Many Compounds (OSMAC)-Ansatz zeigt, wie ein einzelner Stamm je nach den Bedingungen, unter denen er kultiviert wird, unterschiedliche Produkte produzieren kann. Nährstoffgehalt, Temperatur und Belüftungsrate können alle leicht angepasst werden, wodurch die Gesamtphysiologie eines mikrobiellen Stamms modifiziert und als Ergebnis dessen Sekundärstoffwechsel erheblich beeinflusst wird. Zunerst wurde der Wildtypstamm MP129-24 auf die Produktion von Sekundärmetaboliten in verschiedenen Medien getestet. Zwei Fermentationsmedien (SM1 und SM7) wurden als Kandidaten identifiziert und weiter untersucht. Ein Produkt wurde entdeckt: Ikarugamycin-Epoxid. Zweitens wurde genomische DNA aus dem Wildtyp-Stamm isoliert, um eine Fosmid-Genbank in E.coli aufzubauen.
Abstract
(Englisch)
It is widely accepted that new antibiotics are urgently required and that the most promising source remains natural products. Over 50% of therapeutics on the market are either derived from, or based on natural products. Actinomycetes bacteria produce a wide range of natural compounds that have antibacterial, antifungal, antiviral, antiparasitic, antitumor, or immunosuppressive properties. Secondary metabolites, such as antibiotics, are formed at concentrations far lower than therapeutic levels in the natural environment, hence methods to enhance the synthesis of these natural compounds are needed if they are to be manufactured on an industrial scale. These secondary metabolites are encoded by biosynthetic gene clusters (BGC). These BGC are silent under laboratory circumstances, and their corresponding substance is not generated. Through manipulation of growth conditions and heterologous expression the silent BCGs may be activated, and the substance produced. Actinoalloteichus are rare Actinomycetes, whose ability to produce secondary metabolites has been shown previously. Actinoalloteichus fjordicus MP129-24 has been isolated from marine sponges in Norway. It contains 26 possible BGCs, as assessed by the software antiSMASH. Some of the gene clusters are known; however, most BGCs have low similarity to other gene clusters in the data banks and therefore might specify biosynthesis of new natural products. The One Strain Many Compounds (OSMAC) approach demonstrates how a single strain can produce different compounds depending on the conditions in which it is cultivated. Nutrient content, temperature, and aeration rate can all be easily adjusted, modifying a microbial strain's overall physiology and, as a result, considerably impacting its secondary metabolism. First, the wild type strain MP129-24 was tested for the production of secondary metabolites in different media. Two fermentation media (SM1 and SM7) were identified as candidates and investigated further. One compound of interest was discovered: ikarugamycin epoxide. Next, genomic DNA was isolated from the wild type strain to construct a fosmid gene libraryin Escherichia coli.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Aktinomyceten Sekundärmetabolite HPLC MS Fosmid-Bibliothek Antibiotika
Schlagwörter
(Englisch)
Actinomycetes secondary metabolites HPLC MS Fosmid library antibiotics
Autor*innen
Julia Seifert
Haupttitel (Englisch)
Genome based assessment of secondary metabolite biosynthesis potential of a new species of Actinoalloteichus isolated from a marine sponge
Paralleltitel (Deutsch)
Genombasierte Bewertung des Biosynthesepotentials von Sekundärmetaboliten einer neuen Spezies von Actinoalloteichus, die aus einem Meeresschwamm isoliert wurde
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
66 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Sergey Zotchev
Klassifikation
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie
AC Nummer
AC16597652
Utheses ID
63962
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |