Untersuchungen zur Biosynthese und Regulation von Oligosaccharid-Antibiotika
Avilamycine, gebildet von Streptomyces viridochromogenes Tü57, sind Oligosaccharid-antibiotika aus der Gruppe der Orthosomycine. Sie bestehen aus einer terminalen Dichloroisoeverninsäure, die esterglykosidisch mit einer linearen Heptasaccharidkette verknüpft ist. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Regulation der Avilamycin-Biosynthese durch die beiden Regulatorgene aviC1 und aviC2 im Avilamycin-Biosynthesegencluster untersucht. Die Inaktivierung führte jeweils zum Zusammenbruch der Avilamycin-Biosynthese. Bei der Überexpression von aviC1 im Wildtyp wurde die Avilamycin-Biosynthese um das 4,6-fache gesteigert, bei gleichzeitiger Überexpression beider Regulatoren stieg die Avilamycin-Biosynthese um das 4,8-fache. Bei Überexpression von aviC2 sank die Avilamycin-Biosynthese im Vergleich zum Wildtyp jedoch auf die Hälfte. Weiterhin wurden drei Gene untersucht, von denen angenommen wurde, dass sie in die Biosynthese und Modifizierung der Saccharidkette von Avilamycin involviert sind. Die Inaktivierung von aviP, einer putativen Phosphatase, brachte keinen Einblick in dessen Funktion in der Biosynthese, die Avilamycin-Biosynthese war in der Mutante nicht beeinflusst. AviE2 konnte durch Geninaktivierung und nachfolgende heterologe Expression in E. coli als UDP-D-Glucuronsäure-Decarboxylase identifiziert werden, die in der Biosynthese der L-Lyxose die Decarboxylierung der UDP-D-Glucuronsäure zur UDP-D-Xylose katalysiert. Nach Inaktivierung von AviX12, einem Protein aus der Familie der Radical-SAM-Enzyme, kam es zur Bildung eines neuen Avilamycin-Derivats, Gavibamycin N1, das anstelle der Mannose eine Glucose enthält. Nach heterologer Expression in E. coli und Aufreinigung des Enzyms konnte gezeigt werden, dass AviX12 ein [3Fe-4S]-Cluster enthält. Der zweite Teil der Arbeit beinhaltet die Klonierung eines Teils des Saccharomicin-Biosynthesegenclusters aus Saccharothrix espanaensis. Saccharomicin ist wie Avilamycin ein Oligosaccharid-Antibiotikum und besteht aus 17 Desoxyzuckern und einem aromatischen Anteil, einer Kaffeesäure, die über eine Amidbindung mit der Aminosulfonsäure Taurin verknüpft ist. Eine Cosmidbank des Genoms von Saccharothrix espanaensis wurde mit einer dTDP-D-Glucose-4,6-Dehydratase-Sonde gescreent und die hybridisierenden Cosmide wurden kartiert. Ein Cosmid wurde sequenziert. Bei der Analyse der Sequenz konnten Zuckerbiosynthesegene für die Rhamnose-Biosynthese sowie Glykosyltransferase-Gene identifiziert werden, die möglicherweise in die Saccharomicin-Biosynthese involviert sind.
Saccharomicin, Oligosaccharid-Antibiotika, Biosynthesegencluster, avilamycin, biosynthetic gene cluster, oligosaccharide antibiotics, regulation
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