Komparativní analýza shluků genů pro biosyntézu linkomycinu a celesticetinu.

Abstract

Comparative analysis of celesticetin and lincomycin biosynthetic gene clusters Markéta Koběrská PhD thesis 2010 The introductory part of the thesis presents isolation and sequencing of lincomycin gene cluster from type strain Streptomyces lincolnensis ATCC 25466. Two relatively extensive sequence changes and several hundred point mutations were identified if compared with the previously published sequence of the lincomycin industrial strain Streptomyces lincolnensis 78-11. Analysis of the cluster flanking regions revealed its localization within the genome of S. lincolnensis ATCC 25466. The cluster-bearing cosmid was integrated into the chromosome of lincomycin non-producing strains Streptomyces coelicolor CH 999 and Streptomyces coelicolor M 145. The modified strains heterologously produced lincomycin, but the level dropped to approximately 1-3% of the production in S. lincolnensis ATCC 25466. The exact sequence of lincomycin gene cluster from the type strain allowed isolation and sequence analysis of the gene cluster of structurally related celesticetin. The analysis revealed 24 putative genes, 18 of them homologous with the genes participating in lincomycin biosynthesis. Four celesticetin specific genes are encoding enzymes involved in the salicylate biosynthesis and attachment, one is coding for...

ZÁVĚRY 1. Byla určena sekvence shluku genů pro biosyntézu linkomycinu z typového kmene S. lincolnensis ATCC 25466. Jeho heterologní exprese ukázala, že shluk je kompletní a dostačuje pro produkci celé molekuly linkomycinu. Porovnání linkomycinových shluků typového kmene S. lincolnensis ATCC 25466 a nadprodukčního kmene S. lincolnensis 78-11 ukázalo řadu odlišností. 2. Identifikace a izolace genového shluku celesticetinu ze S. caelestis ATCC 15084 umožnila určení celé sekvence nesoucí genetickou informaci pro jeho biosyntézu. 3. Pro predikci funkcí jednotlivých genů linkomycinového shluku byly zvoleny dva hlavní přístupy: jednak komparativní analýza s nově charakterizovaným celesticetinovým shlukem i PBD shluky, dalším nástrojem byla inaktivace vybraných genů linkomycinového shluku a analýza jimi produkovaných látek. 3a. Komparativní analýza umožnila přiřadit funkce většině genů linkomycinového i celesticetinového shluku. Nejdůležitějším výstupem je predikce podjednotek NDLS, klíčového enzymu biosyntetické dráhy linkosamidů. Analýza v obecné rovině demonstrovala modulární uspořádání genových shluků na několika úrovních a ozřejmila pravděpodobné procesy molekulární evoluce biosyntézy linkosamidů i PBD sloučenin. 3b. Tři pravděpodobně regulační geny lmbIH, lmbQ a lmbU byly nahrazeny inaktivačními kazetami....