Біологія тварин

СИНТЕЗ НОГАЛАМІЦИНУ ЗА УМОВ КОЕКСПРЕСІЇ ГЕНІВ SNORA ТА RELA В STREPTOMYCES NOGALATER LV 65

Д. О. Климишин

klymyshyn.d@gmail.com

Інститут біології тварин НААН,
вул. Стуса 34, м. Львів, 79034, Україна, inenbiol@mail.lviv.ua

Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького,
вул. Пекарська, 69, м.Львів, 79010, Україна, office@meduniv.lviv.ua

Антрациклінові антибіотики є групою протипухлинних сполук, що широко використовуються в хіміотерапії ракових захворювань. Вони використовуються для лікування низки захворювань, таких як лейкози, лімфоми, рак матки, яєчників, а також раку легень. Дослідження регуляторних механізмів синтезу антибіотиків у стрептоміцетів є важливою проблемою сучасної мікробіології та біотехнології. Ці дані дають потенційну платформу для одержання промислово важливих штамів бактерій, що дозволяє збільшити виробництво їхніх вторинних метаболітів. Streptomyces nogalater Lv65 є продуцентом антрациклінового антибіотика ногаламіцину. Хімічні модифікації цього антибіотика сьогодні використовуються в хіміотерапії ракових захворювань. Робота присвячена експресії генів snorA і relA у клітинах S. nogalater. Сконструйовано низку плазмідних молекул ДНК для експресії генів snorA і relA, що є задіяними у регуляції вторинного метаболізму вактиноміцетів. Плазміди pKCAII та pVWBA1 перенесені в клітини штамів S. nogalaterLv65 та UV33, а також штамів S. echinatus та S. peucetius із використанням міжродової кон’югації з E. coliET12567 (pUB307).За умов коекспресії регуляторних генів у складі олігокопійної плазміди pKCAII та інтегративної pVWBA1 спостерігається зростання синтезу ногаламіцину в штамах Lv65 та UV33. Очевидно, що це вказує на важливу роль генів snorA і relA у біосинтезі ногаламіціну за культиваційних умов представлених досліджень та узгоджується із загальними уявленнями про їхню участь у регуляції вторинного метаболізму у актиноміцетів. Гетерологічна експресія snorA і relA у складі pKCAII та pVWBA1 в клітинах S. echinatus LV 22 та S. peucetius subsp. сaesius підвищує продукцію аранциаміцину та доксорубіцину, відповідно.

Ключові слова: БІОСИНТЕЗ АНТИБІОТИКІВ, STREPTOMYCESNOGALATER, НОГАЛАМІЦИН, SARP-БІЛКИ

1. Bibb M. J. Regulation of secondary metabolism in Streptomyces. Microbiology, 2005, 8, pp. 208–215.
2. Wezel G., McDowall K. The regulation of second metabolism of Streptomyces: new links and experimental advances. Nat. Prod. Rep., 2011, 28, pp. 1311–1333. https://doi.org/10.1039/c1np00003a
3. Rebets Y., Dutko L., Ostash B., Luzhetskyy A., Kulachkovskyy O., Yamaguchi T., Nakamura T., Bechthold A., Fedorenko V. Function of lanI in regulation of landomycin A biosynthesis in Streptomyces cyanogenus S136 and cross-complementation studies with Streptomyces antibiotic regulatory proteins encoding genes. Arch. Microbiol., 2008, 189, pp. 111–120. https://doi.org/10.1007/s00203-007-0299-5
4. Klymyshin D., Gromyko O., Gren T., Nymets O., Honchar M., Fedorenko V. Chemistry and biology of nogalamycins. Visnyk of Lviv Univ. Biology series, 2010, vol. 54, pp. 15–26. (in Ukrainian)
5. Klimishin D., Rabyk M., Gren T., Nimets O. and Fedorenko V. Construction of Streptomyces nogalater Lv65 strains with enhanced nogalamicin biosynthesis using regulatory genes. Appl. Biochem. Microbiol., 2011, 47 (6), pp. 594–598. https://doi.org/10.1134/S0003683811060068
6. Klymyshin D., Gren T. and Fedorenko V. Role of the snorA gene in Streptomyces nogalater Lv65 biosynthesis. Microbiology, 2011, 80, (4), pp. 496–501. https://doi.org/10.1134/S0026261711040096
7. Klymyshyn D.O., Gromyko O.M., Fedorenko V.O. Cloning and heterological expression of Streptomyces nogalater IMET43360 O-methyltransferase genes, involved in nogalamycin biosynthesis. The Bulletin of Vavilov Society of Geneticists and Breeders of Ukraine, 2008, vol. 6, no. 2, pp. 224–232. (in Ukrainian)
8. Klimishin D., Rabyk M., Fedorenko V. Methylation of nogalose during nogalomycin biosynthesis by Streptomyces nogalater Lv65. Microbiology, 2013, 82, (2), pp. 162–168. https://doi.org/10.1134/S0026261713010049
9. Klymyshin D., Stefanyshyn O., Fedorenko V. Role of genes snoaM, snoaL, and snoaE in the biosynthesis of nogalamycin in Streptomyces nogalater Lv65. Cytology and Genetics, 2015, 49 (3), pp. 152–157. https://doi.org/10.3103/S0095452715030081
10. Klymyshyn D., Gren T., Fedorenko V. Cloning and investigation of snorA gene, a putative positive regulator of nogalamycin biosynthesis in Streptomyces nogalater. Visnyk of Lviv Univ. Biology series, 2009, vol. 50, pp. 3–10. (in Ukrainian)
11. Klymyshin D., Nimets O., Stefanyshyn O., Fedorenko V. Heterologous expression of the lndYR and wblA_gh genes in Streptomyces nogalater LV65, S. echinatus DSM40730, and S. peucetius subsp. Caesius ATCC27952 (producers of anthracycline antibiotics). Cytology and Genetics, 2013, 47 (4), pp. 197–201. https://doi.org/10.3103/S0095452713040063
12. Klymyshin D., Honchar M., Stefanyshyn O., Fedorenko V. A gene cloning system for the aranciamycin producer strain Streptomyces echinatus Lv 22. Microbiology, 2014, 83, (1–2), 119–124. https://doi.org/10.1134/S0026261714020118
13. Klymyshin D., Gren T., Fedorenko V. Investigation of snogL gene, involved in nogalamycin biosynthesis in Streptomyces nogalater IMET43360. Visnyk of Lviv Univ. Biology series, 2010, vol. 52, pp. 30–35. (in Ukrainian)
14. Aravitska O., Klymyshin D., Gromyko O., Fedorenko V. Obtaining and transformation of Streptomyces nogalater IMET43360 protoplasts’. Visnyk of Lviv Univ. Biology series, 2008, vol. 48, 69–74. (in Ukrainian)
15. Kieser T., Bibb M., Buttner M., Chater K., Hopwood D. Practical Streptromyces genetics, John Innes Foundation, Norwich, 2000. 630 p.
16. Klymyshyn D.O., Gromyko O.M., Fedorenko V.O. Application of intergeneric conjugation of Escherichia coli — Streptomyces for transfer of recombinant DNA into the strain S. nogalater IMET43360. Cytology and Genetics, 2007, 41 (5), pp. 263–267. https://doi.org/10.3103/S0095452707050015
17. Gomez-Escribano J., Martin J., Hesketh A., Bibb M., Liras P. Streptomyces clavuligerus relA null mutants overproduce clavulanic acid and cephamycin C: negatine regulation of secondary metabolism by (p)ppGpp. Microbiology, 2008, 154, pp. 744–755. https://doi.org/10.1099/mic.0.2007/011890-0
18. Hesketh A., Sun J., Bibb M. Induction of ppGpp synthesis in Streptomyces coelicolor A3(2) grown under conditions of nutritional sufficiency elicits actII-ORF4 transcription and actinorhodin biosynthesis. Molecular Microbiology, 2001, 39 (1), 136–144. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2001.02221.x

скачати повний текст статті в форматі PDF