Secondary metabolism and its regulation in Streptomyces ambofaciens: the study of cryptic secondary metabolite biosynthetic gene clusters

Abstract

I. ABSTRACT in English The presented work is focused on secondary metabolism and its regulation in Streptomyces ambofaciens and Streptomyces lividans with special interest in new biosynthetic pathways. The sequencing of bacterial and fungal genomes revealed that the number of their secondary metabolite biosynthetic gene clusters greatly exceeds the number of produced secondary metabolites. Further studies showed that at least some of the newly discovered clusters, called cryptic since no product had been associated to them, were expressed in certain conditions and that they directed the biosynthesis of exploitable secondary metabolites (Gottelt et al., 2010; Gross et al., 2007; Pang et al., 2004). Therefore, these cryptic clusters have been considered as one of the promising reservoirs of new bioactive molecules. Using different approaches I studied the cryptic secondary metabolite biosynthetic gene clusters of Streptomyces ambofaciens, a strain exploited industrially for the production of the antibiotic spiramycin. In the second part of this work, I was interested in the regulation of secondary metabolite biosynthesis and in manipulating regulatory proteins in order to activate the expression of cryptic clusters. The third part of this work studied the effect of the inactivation of the ppk gene, encoding...

I. ABSTRACT in Czech Předložená práce se zabýva sekundárním metabolismem a jeho regulací u bakterií Streptomyces ambofaciens a Streptomyces lividans se zaměřením na nové biosyntetické dráhy. Během sekvenace chromozomů bakterií a nižších hub se ukázalo, že počet clusterů pro biosyntézu sekundárních metabolitů v genomu těchto bakterií je mnohem větší než bylo známo sekundárních metabolitů produkovaných těmito mikroorganizmy. Genové shluky jejichž produkty nebyly známy se začaly nazývat kryptické. Další výzkumy ukázaly, že alespoň některé z těchto kryptických genových shluků jsou za určitých podmínek exprimovány a kódují biosyntézu průmyslově využitelných sekundárních metabolitů (Gottelt et al., 2010; Gross et al., 2007; Pang et al., 2004). Kryptické klustery jsou proto považovány za jeden z možných "rezervoárů" nových bioaktivních látek. Inspirována těmito výsledky jsem se v předložené práci zabývala studiem kryptických biosyntetických klusterů sekundárních metabolitů u bakterie S. ambofaciens, jež je průmyslově využívána jako producent antibiotika spiramycinu. V druhé části práce jsem studovala regulaci produkce sekundárních metabolitů a zejména možnost delece či nadpordukce globálních regulátorů, která by vedla k aktivaci genů z kryptických biosyntetických klusterů. Třečí část práce se týká studia vlivu...