Подібність і відмінність організації ландоміцинових кластерів стрептоміцетів

  • Л. В. Поліщук Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Заболотного, 154 https://orcid.org/0000-0002-3159-5022
  • В. В. Лук’янчук Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Заболотного, 154 https://orcid.org/0000-0002-2425-7826
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v31.1479
Ключові слова: Streptomyces, кластер генів біосинтезу ландоміцину, нуклеотидна послідовність, BLASTN аналіз

Анотація

Мета. Виявлено понад три десятки ангуациклінових антибіотиків ландоміцинів. Відповідно до даних наукової літератури, тільки 2 штами стрептломіцетів S. cyanogenus S136 і S. globisporus 1912 та їх похідні варіанти продукують усі відомі ландоміцини. Мета роботи – встановити рівень схожості первинної структури та організації ландоміцинових кластерів стрептоміцетів. Методи. Інформація про нуклеотидні послідовності та анотації cтрептоміцетних кластерів генів біосинтезу ландоміцину AF080235,1, KJ645792.1, HQ828984.1 та геномів штамів S. cyanogenus S136, S. globisporus 1912-4Crt вільно доступна в GenBank. Аналіз нуклеотидних послідовностей стрептоміцетів проводили за допомогою програми BLASTN із серверу NСBI. Результати. Встановлено віддалену локалізації ряду вірогідних генів lan-кластера (prx, lanW, lanYR). З’ясовано, що найменш подібні послідовності аналогічних генів lndU / lanU та генів lndY / lanY, які не є необхідними для біосинтезу ландоміцинів. Встановлено, що lan-кластер S. cyanogenus S136 очікувано локалізований поза коровим районом хромосоми штаму. Стрептоміцети, які продукують ландоміцини, ізольовані зі зразків ґрунтів різних екологічних ніш на різних континентах планети. Висновки. Відмінність в організації lan- та lnd-кластерів виражена у віддаленій локалізації ряду генів (prx, lanW, lanYR).

Посилання

Dutko L., Rebets Y., Ostash B., Luzhetskyy A,. Bechthold A., Nakamura T., Fedorenko V. A putative proteinase gene is involved in regulation of landomycin E biosynthesis in Streptomyces globisporus 1912. FEMS Microbiology Letters. 2006. Vol. 255 (2). P. 280–285. doi: 10.1111/j.1574-6968.2005.00085.x.

Erb A., Krauth C., Luzhetskyy A., Bechthold A. Differences in the substrate specificity of glycosyltransferases involved in landomycins A and E biosynthesis. Applied Microbiology and Biotechnology. 2009. Vol. 83 (6). P. 1067–1076. doi: 10.1007/s00253-009-1993-9.

Kharel M.K., Pahari P., Shepherd M.D., Tibrewal N., Nybo S.E., Shaaban K.A., Rohr J. Angucyclines: Biosynthesis, mode-of-action, new natural products, and synthesis Natural Product Reports. 2012. Vol. 29 (2). P. 264–325. doi: 10.1039/c1np00068c.

Krohn K.. Rohr J. Angucyclines: total syntheses, new structures and biosynthetic studies of an emerging new class of antibiotics. Topics in Current Chemistry. 1997. Vol. 188. P. 127–195. doi: 10.1007/bfb0119236.

Luzhetskyy A., Zhu L, Gibson M., Fedoryshyn M., Dürr C., Hofmann C., Hoffmeister D., Ostash B., Mattingly C., Adams V., Fedorenko V., Rohr J., Bechthold A. Generation of novel landomycins M and O through targeted gene disruption. Chembiochem: European journal of chemical biology. 2005. Vol. 6 (4). P. 675–678. doi: 10.1002/cbic.200400316.

Matselyukh B.P., Konovalova T.A., Polishchuk L.V., Bambura O.I. The sensitivity to landomycins A and E of streptomycetes, producers of polyketide antibiotics. Microbiological Journal. 1998. Vol. 60 (1). P. 31–36. [in Ukrainian]

Matselyukh B.P., Polishchuk L.V., Lukyanchuk V.V. Complete sequence of landomycin E biosynthetic gene cluster from Streptomyces globisporus 1912. Microbiological Journal. 2015. Vol. 77 (1). P. 33–38. doi: 10.15407/microbiolj77.01.033.

Ostash B., Rebets Y., Myronovskyy M., Tsypik O., Ostash I., Kulachkovskyy O., Datsyuk Y., Nakamura T., Walker S., Fedorenko V. Identification and characterization of the Streptomyces globisporus 1912 regulatory gene lndYR that affects sporulation and antibiotic production. Microbiologу. 2011. Vol. 157 (Pt 4). P. 1240–1249. doi: 10.1099/mic.0.045088-0.

Ostash B., Korynevska A., Stoika R., Fedorenko V. Chemistry and biology of landomycins, an expanding family of polyketide natural products. Journal of Medicinal Chemistry. 2009. Vol. 9. P. 1040–1051. doi: 10.2174/138955709788922593.

Ostash B., Rebets Y., Myronovskyy M., Tsypik O., Kulachkovskyy O., Datsyuk Y. Ostash I, Datsyuk Y., Nakamura T., Walke S., and Fedorenko V. Identification and characterization of the Streptomyces globisporus 1912 regulatory gene lndYR that affects sporulation and antibiotic production. Microbiology. 2011. Vol. 157. P. 1240–1249. doi: 10.1099/mic.0.045088-0.

Polishchuk L.V., Hanusevych I.I., Matseliukh B.P. The antitumor action of antibiotics produced by Streptomyces globisporus 1912 studied in a model of Guerin’s carcinoma in rats. Microbiological Journal. 1996. Vol. 58 (2). P. 55–58. [in Ukrainian]

Tsypik O., Ostash B., Rebets Iu., Fedorenko V. Characterization of Streptomyces globisporus 1912 lnd-cluster region containing lndY, lndYR, lndW2 and lndW genes. Cytology and genetics. 2013. Vol. 47 (1). P. 11–16. doi: 10.3103/S0095452713010106. [in Ukrainian]

Westrich L., Domann S., Faust B., Bedford D. Cloning and characterization of a gene cluster from Streptomyces cyanogenus S136 probably involved in landomycin biosynthesis. FEMS Microbiology Letters. 1999. Vol. 170 (2). P. 381–387. doi: 10.1111/j.1574-6968.1999.tb13398.x.

Yushchuk O., Kharel M., Ostash I., Ostash B. Landomycin biosynthesis and its regulation in Streptomyces. Applied Microbiology and Biotechnology. 2019. Vol. 103. P. 1659–1665. doi: 10.1007/s00253-018-09601-1.

Zhu L., Luzhetskyy A., Luzhetska M., Mattingly C., Adams V., Bechthold A., Rohr J. Generation of new landomycins with altered patterns through over-expression of the glycosyltransferase gene lanGT3 in the biosynthetic gene cluster of landomycin A in Streptomyces cyanogenus S-136. Chembiochem: a European journal of chemical biologyhembiochem. 2007. Vol. 8 (1). P. 83–88. doi: 10.1002/cbic.200600360.