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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-87059
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8705/


Yan, Xiaohui

Investigation of the biosynthesis of ganefromycins and rishirilides

Untersuchungen zur Biosynthese von Ganefromycinen und Rishiriliden

Dokument1.pdf (6.985 KB) (md5sum: e152e277c43bc56d60971aa610a75439)

Kurzfassung in Englisch

The polyketides ganefromycins and rishirilides are biosynthesized by the type I modular polyketide synthases (PKSs) and by the type II PKSs, respectively. The cloning and specific alteration of the biosynthetic genes for these polyketides might help to generate clinically valuable compounds. In this thesis, the gene cluster for the biosynthesis of ganefromycin was sequenced and identified by disruption of one of the six PKS-encoding genes in this cluster. The rishirilide biosynthetic gene cluster was identified by the heterlogous expression in S. albus. Inspection of the structures of rishirilide A and B showed that there are three side chains attached to polyketide skeleton, which is quite rare for aromatic compounds.
In order to elucidate the biosynthetic pathway for rishirilide A and B, three key genes, namely the priming ketosynthase gene (rslK4) and the two luciferase-like monooxygenase genes (rslO1 and rslO6), were deleted using the Red/ET recombination. Two novel derivatives with shorter side chain were produced in the rslK4 deletion mutant, implying that the protein encoded by this gene is responsible for the selection and providing of the unusual starter unit for rishirilides. In the rslO1 deletion mutant, two compounds which possess only two side chains but with the same number of carbons were produced. Therefore, a Favorskii-like rearrangement was believed to be involved in the biosynthesis of rishirilides. As the rslO6-deletion mutant was still able to produce rishirilide B, the RslO6 enzyme was supposed to participate in the conversion of rishirilide B to rishirilide A. Based on these results, a biosynthetic pathway for rishirilide A was proposed.
Transcriptional analysis of the four regulators in the rsl-cluster showed that RslR3 and RslR4 occupy a high level in the regulatory cascade, while RslR1 and RslR2 are probably in the lower level. Even more, it was found that transcription of RslR1 was controlled by RslR3 and the transcription of RslR2 was controlled by RslR4.


Kurzfassung in Deutsch

Die Polyketide der Ganefromycine und Ridhirilide werden von den modularen Typ I Polyketidsynthasen (PKS), beziehungsweise von den Typ II PKS biosynthetisiert. Klonierung und spezifische Veränderungen der Biosynthesegene dieser Polyketide könnten dazu beitragen klinisch relevante Substanzen zu entwickeln. In der vorliegenden Arbeit wurde das Gen-Cluster für die Ganefromycin-Biosynthese sequenziert und durch die Zerstörung eines der sechs PKS-codierenden Gene dieses Clusters, identifiziert. Das Rishirilid-Biosynthese-Gencluster wurde durch heterologe Expression in S. albus identifiziert. Die Betrachtung der Strukturen von Rishirilid A und B zeigt, dass drei Seitenketten an das Polyketidgerüst angehängt sind, was für aromatische Stoffe recht selten ist.
Um den Biosyntheseweg für Rishirilid A und B aufzuklären, wurden drei Schlüsselenzyme, namentlich das Priming-Ketosynthasegen (rslK4) und die zwei Luciferase-like Monooxygenasegene (rslO1 und rslO6), mit Hilfe der RedET-Rekombination entfernt. In der rslK4-Deletionsmutante wurden zwei neue Derivate mit kürzeren Seitenketten produziert, was bedeutet, dass das Protein, welches von diesem Gen codiert wird, für die Selektion und Bereitstellung der ungewöhnlichen Startereinheit der Rishirilide verantwortlich ist. In der rslO1-Deletionsmutante, wurden zwei Substanzen, welche bei gleicher Anzahl an Kohlenstoffatomen lediglich zwei Seitenketten aufweisen, produziert. Deshalb wird angenommen, dass eine Favordkii-ähnliche Umlagerung an der Biosynthese der Rishirilide beteiligt ist. Weil die rslO6-Mutante weiterhin in der Lage war Rishirilid B zu produzieren, wird vermutet, dass das Enzym RslO6 an der Umsetzung von Rishirilid A zu Rishirilid B beteiligt ist. Basierend auf diesen Resultaten wird ein Biosyntheseweg für Rishirilid A vorgeschlagen.
Die transkriptionelle Analyse der vier Regulatoren des rsl-Cluster zeigte, dass RslR3 und RslR4 eine hohe Ebene in der regulatorischen Kaskade innehaben, während RslR1 und RslR2 vermutlich eine niedrigere Ebene einnehmen. Zusätzlich wurde herausgefunden, dass die Transkription von RslR1 durch RslR3 und die Transkription von RslR2 durch RslR4 kontrolliert wird.


SWD-Schlagwörter: Streptomyces , Biosynthese , Naturstoff , Polyketide
Freie Schlagwörter (deutsch): Ganefromycinen , Rishiriliden , Luciferase-ähnliche-Monooxygenase
Freie Schlagwörter (englisch): Streptomyces , biosynthesis , polyketides , rishirilides , ganefromycins
MSC Klassifikation Chemie
Institut: Institut für Pharmazeutische Wissenschaften
Fakultät: Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Bechthold, Andreas (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.07.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 10.08.2012
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