Detailansicht
Discovery of natural products from actinomycetes bacteria isolated from various environmental sources with conventional and genome mining approaches
Fabian Malfent
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwiss.(Lebenswiss.): Pharmazie
Betreuer*in
Sergey Zotchev
DOI
10.25365/thesis.76184
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-19712.52377.347295-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In diesem Dissertationsprojekt wurde das Potenzial von verschiedenen Bakterienstämmen der Genera Streptomyces und Micromonospora, die im Zuge von vergangenen Projekten aus marinen und Süßwasser-Moostierchen sowie traditionellen Heilpflanzen isoliert worden waren, zur Produktion sowohl bekannter als auch neuer Sekundärmetaboliten untersucht. Eine Kombination konventioneller und Genom-basierter Methoden, darunter die heterologe Expression von Biosynthesegenen und -clustern, die Überexpression regulatorischer Gene und das Ausschalten von Genen mittels Knock-out Technik wurden dazu verwendet. Der Herstellung von Extrakten zur Anreicherung von Sekundärmetaboliten aus Bakterienkulturen, sowohl von Wildtyp- als auch von genetisch modifizierten Stämmen, folgte die Testung der antimikrobiellen Aktivität sowie die Analyse mittels HPLC-DAD, LC-MS und im Falle von flüchtigen Substanzen mittels GC-MS. Die Analyse von den aus Moostierchen isolierten Stämmen Streptomyces sp. DF-IM-07, Micromonospora sp. YIM11-13-1 und Micromonospora sp. YIM11-17-1 resultierte in der Identifikation mehrerer bekannter und potenziell neuer Verbindungen, von denen einige eine antimikrobielle Aktivität zeigten. Die erfolgreiche heterologe Expression von Terpensynthasen aus dem endophytischen Pilz Helotiales sp. BL73, der von der Heilpflanze Bergenia pacumbis stammt, in optimierten Streptomyces-Wirtsstämmen führte zur Produktion zweier bekannter pflanzenassoziierter Terpenoide und eines nicht identifizierten Sesquiterpens. Die Untersuchung der aus Leontopodium nivale ssp. alpinum isolierten Streptomyces Stämme zeigte deren metabolisches Potential und führte zur Entdeckung mehrerer bekannter und auch potenziell neuer Sekundärmetaboliten, von denen einige bekannte bioaktive Eigenschaften besitzen. Insgesamt konnte dieses Dissertationsprojekt zeigen, dass die Kombination konventioneller und Genom-basierter Methoden zur Entdeckung von Sekundärmetaboliten von Actinomyceten, aus unerforschten oder wenig erforschten Habitaten, zur Entdeckung und Identifizierung neuer Naturstoffe führen kann, die therapeutisches Potenzial gegen Infektionskrankheiten sowie anderer Leiden wie zum Beispiel Krebs haben könnten.
Abstract
(Englisch)
In this PhD project, several bacterial strains previously isolated from marine and freshwater bryozoans and medicinal plants were used to investigate their potential for producing known and new secondary metabolites. Both conventional bioprospecting and genome mining approaches were applied to these isolates, such as heterologous expression of biosynthesis genes and gene clusters, gene knock-outs, and overexpression of regulatory genes. Extracts from the wild-type and the generated recombinant strains were subjected to anti-microbial activity assays and analyzed by HPLC, LC-MS, and GC-MS in the case of volatiles. The investigation of the bryozoa-derived strains Streptomyces sp. DF-IM-07, Micromonospora sp. YIM11-13-1 and Micromonospora sp. YIM11-17-1 revealed the production of several known but also potentially new compounds, some of which exhibited anti-microbial activity. Successful heterologous expression of terpene synthases from the endophytic fungus Helotiales sp. BL73, previously isolated from the medicinal plant Bergenia pacumbis in engineered Streptomyces host strains, led to the production of two known plant-associated terpenoids and an unidentified sesquiterpene. Research on Streptomyces endophytes, isolated from Leontopodium nivale ssp. alpinum, led to the discovery of several known and putatively novel secondary metabolites, including some with anti-microbial activity. This PhD project demonstrated that the use of conventional natural products approaches together with genome mining of actinomycetes bacteria from unexplored- and underexplored environments may lead to the discovery of novel natural products that may be developed into drugs against bacterial and fungal infections and other diseases (e.g., cancer).
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Edelweiss Moostierchen Endophyten Micromonospora Streptomyces Naturstoffe Sekundärmetaboliten Genome mining
Schlagwörter
(Englisch)
Edelweiss bryozoan endophytes Streptomyces Micromonospora natural products secondary metabolites genome mining BGC metabolomics
Autor*innen
Fabian Malfent
Haupttitel (Englisch)
Discovery of natural products from actinomycetes bacteria isolated from various environmental sources with conventional and genome mining approaches
Paralleltitel (Deutsch)
Entdeckung von Naturstoffen aus Actinomyceten, die aus verschiedenen natürlichen Ressourcen isoliert wurden, mittels Verwendung konventioneller und Genom-basierter Methoden
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
168 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Karl Tilmann Weber ,
Efthimia Stegmann
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein. Allgemeines
AC Nummer
AC17236273
Utheses ID
71133
Studienkennzahl
UA | 796 | 610 | 449 |