TY  - THES
T1  - Polyketidbiosynthese in Myxobakterien
A1  - Frank,Bettina
Y1  - 2007/07/26
N2  - Zu den wenigen von Myxobakterien produzierten biologisch aktiven reinen Polyketiden gehören Aurafuron und Spirangien. Beide weisen ungewöhnliche funktionale Gruppen auf: Aurafuron eine Furanon- und Spirangien eine Spiroketalstruktur. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Biosynthese dieser Verbindungen durch Typ I Polyketidsynthasen (PKS) in S. aurantiaca DW4/3-1 bzw. S. cellulosum So ce90 untersucht. Das Spirangien-Biosynthesegenclusters war zu Beginn der Arbeit nur zur Hälfte bekannt, die unbekannte Sequenz wurde nach Hybridisierung einer generierten genomischen Bibliothek mit einer spezifischen Sonde identifiziert und sequenziert. Beide Biosynthesegencluster wurden sowohl durch in silico Analysen, als auch durch zielgerichtete Mutagenesen einzelner Biosynthesegene funktional charakterisiert. 
Die Aurafuron-Biosynthese in S. aurantiaca DW4/3-1 folgt nicht dem Kolinearitätsprinzip und schließt höchstwahrscheinlich die bisher selten beschriebene iterative Nutzung eines PKS-Modules ein. An der Post-PKS Biosynthese sind vier Oxidoreduktasen beteiligt, von denen eine möglicherweise eine Baeyer-Villiger Oxygenase darstellt. Mindestens zwei zusätzliche Aurafuron-Derivate wurden identifiziert. Der Vergleich der Biosynthesegene mit denjenigen von Aurafuron-ähnlichen Verbindungen aus Streptomyces sp. weist darauf hin, dass sich die Biosynthesewege größtenteils unabhängig voneinander entwickelt haben.
Die Spirangien-Biosynthese in S. cellulosum So ce90 folgt weitestgehend dem Kolinearitätsprinzip. Durch die Inaktivierung zweier Methyltransferasen wurde eine Reihe neuer Desmethylderivate generiert und nachfolgend strukturell charakterisiert. Die Ergebnisse der Inaktivierungen der Cytochrom P450 Monooxygenasen zeigen, dass diese Enzyme an der Bildung der Spiroketalfunktion beteiligt sind. Das Vorhandensein mehrerer größerer Sequenzwiederholungen im Biosynthesegencluster lässt darauf schliessen, dass während der evulotionären Entstehung des Genclusters mindestens drei Duplikationsereignisse stattgefunden haben. Im Laufe der Arbeit wurde eine Mutante identifiziert, welche verkürzte Spirangienderivate produziert. Die Ergebnisse der phänotypischen und genotypischen Charakterisierung dieser Mutante deuten darauf hin, dass eine spontane Mutation im Biosynthesegencluster die Produktion der neuen Derivate verursacht hat.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zudem mögliche regulatorische Proteine der Sekundärstoffproduktion in S. cellulosum So ce90 identifiziert und charakterisiert. Anhand der Ähnlichkeit zum Regulator der Chivosazolproduktion ChiR im sequenzierten Modellstamm S. cellulosum So ce56 konnte ein Gen (deoRA) identifiziert und sequenziert werden, das für einen Transkriptionsfaktor kodiert. Die Inaktivierung von deoRA führte zum Verlust der Spirangienproduktion und zur deutlichen Minderung der Epothilonproduktion. Die Einbringung zweier alternativer Promotoren vor deoRA führte nicht zu einer Produktionssteigerung von Spirangien oder Epothilon. Daraus ist zu schliessen, dass DeoRA für die Produktion nicht limitierend ist. Eine Bindung von DeoRA an die Spirangien- und Epothilon-Promotorregion konnte nach heterologer Expression des Proteins in vitro nicht nachgewiesen werden. DeoRA beeinflusst die Transkription der Biosynthesegene mit hoher Wahrscheinlichkeit indirekt. 
Im Rahmen dieser Arbeit konnten Kenntnisse über den Ablauf und die Evolution der Aurafuron- und Spirangien-Biosynthese gewonnen werden. Zielgerichtete Mutagenesen führten zur Produktion neuer Naturstoffderivate. Die erstmalige Identifizierung eines Regulators der Sekundärstoffproduktion in S. cellulosum So ce90 ermöglicht weitere Untersuchungen zur Regulation der Sekundärstoffproduktion in dem Epothilon-Produzenten.
KW  - Biosynthese
KW  - Polyketide
KW  - Myxobakterien
CY  - Saarbrücken
PB  - Universitäts- und Landesbibliothek
AD  - Postfach 151141, 66041 Saarbrücken
UR  - http://scidok.sulb.uni-saarland.de/volltexte/2007/1241
ER  -