Isolation and characterization of myxobacteria from underexplored habitats as source of new anti-infectives

Abstract

Myxobacteria are renowned for their capability to produce structurally diverse natural products with a wide range of biological activities. In this study, myxobacterial strains were isolated from ecologically diverse and underexplored habitats in Nepal and Germany. A total of 105 myxobacteria were isolated—40 strains were from Nepal’s high-altitude mountains and 65 were from Saarland, Germany. Four Nepalese isolates were identified as novel Vitiosangium species through polyphasic characterization. Interestingly, strain MCy14032 appears to represent a new species (Vitiosangium nepalensis sp. nov.) and was discovered to produce a novel compound family called cyferinic acids. On the other hand, strain MCy13507 became an interesting isolate from Saarland to represent a novel species, proposed as Myxococcus saraviensis sp. nov. Furthermore, the characterization of HIPS in-house isolates as represented by strains MNa13366 and MSr11624 has demonstrated potential for natural product discovery. Strain MNa13366, a representative of novel marine myxobacteria, was shown to produce an unusual enhygrolide-like compound family. Polyphasic characterization in strain MSr11624 supports the initial proposal that it represents a new myxobacterial suborder with untapped biosynthetic potential. Taken together, these findings underscore that underexplored habitats remain an outstanding source of novel myxobacteria with capacity to produce new secondary metabolites.

Myxobakterien sind bekannt für ihre Fähigkeit, Naturstoffe mit unterschiedlichen Strukturen und einer großen Bandbreite an biologischen Aktivitäten zu produzieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden mehrere Myxobakterien-Stämme aus verschiedenen ökologischen und wenig erforschten Habitaten in Nepal und Deutschland isoliert. Von den insgesamt 105 Isolaten stammen 40 aus dem Gebirge Nepals und 65 aus dem Saarland, Deutschland. Mittels polyphasischer Charakterisierung wurden vier der nepalesischen Stämme als neue Arten der Gattung Vitiosangium identifiziert. Besonders interessant erscheint der Stamm MCy14032 als Repräsentant einer neuen Art (Vitiosangium nepalensis sp. nov.), der eine neue Stofffamilie, die sogenannten Cyferinsäuren, produziert. Außerdem scheint der aus einer saarländischen Probe isolierter Stamm MCy13507 eine neue Art innerhalb der Gattung Myxococcus, vorgeschlagen als Myxococcus saraviensis sp. nov., darzustellen. Des Weiteren verdeutlichte die Charakterisierung von HIPS-internen Isolaten, in diesem Fall der Stämme MNa13366 und MSr11624, deren Potential für die Entdeckung von Naturstoffen. Für den neuen marinen Myxobakterien-Stamm MNa13366 konnte die Produktion einer ungewöhnlichen enhygrolid-ähnlichen Stofffamilie gezeigt werden. Die polyphasische Charakterisierung des Stammes MSr11624 wiederum unterstützt die initiale Hypothese, dass es sich hierbei um eine neue Unterordnung der Myxobakterien mit bisher unerschlossenem biosynthetischen Potential handelt. Die in dieser Arbeit dargestellten Ergebnisse unterstreichen insgesamt die weiterhin große Relevanz wenig erforschter Habitate als Quelle für neuartige Myxobakterien und deren Potential für die Produktion neuer Sekundärmetabolite.