Einsichten in die Biosynthese der Polytheonamide aus dem Meeresschwamm Theonella swinhoei
Final Report Abstract
Das Projekt hat eine Vielzahl von Ergebnissen zu neuartigen Peptidmodifikationen und der Rolle von nichtkultivierten Bakterien in der Produktion von Naturstoffen geliefert. Der Polytheonamid-Gencluster wurde isoliert, der Biosyntheseweg durch in-vitro- und in-vivo-Experimente vollständig aufgeklärt, R. leguminosarum als Wirt für biochemisch anspruchsvolle C-Methylierungen entwickelt, Polytheonamide als erste charakterisierte Vertreter der neuen RiPP-Familie "Proteusine" identifiziert und 44 von 48 PTMs durch heterologe Expression rekonstituiert. Das interessanteste Enzym ist eine neuartige Epimerase, die D-Aminosäuren in unterschiedlichste Peptidsequenzen mit hoher Substratpromiskuität und Produktspezifität einführt und daher grosses Potential für biotechnologische Anwendungen besitzt. Weiterhin wurde die Kandidatengattung 'Entotheonella' als erste reichhaltige Naturstoffquelle identifiziert und damit die Hypothese gestützt, dass nichtkultivierte Bakterien hochinteressant für die Gewinnung von Naturstoffen und Enzymen sind, die in herkömmlichen Mikroorganismen zuvor nicht gefunden wurden. Die Daten aus diesem Projekt konnten wegen ihrer Relevanz entsprechend hochrangig publiziert werden.
Publications
- “Metagenome mining reveals polytheonamides as modified ribosomal peptides” Science (2012) 338, 387-390
M.F. Freeman, C. Gurgui, M.J. Helf, B.I. Morinaka, A.R. Uria, N.J. Oldham, H.-G. Sahl, S. Matsunaga, J. Piel
- "An environmental bacterial taxon with a large and distinct metabolic repertoire" Nature (2014) 506, 58-62
M.C. Wilson, T. Mori, C. Rückert, A.R. Uria, M.J. Helf, K. Takada, C. Gernert, U.A.E. Steffens, N. Heycke, S. Schmitt, C. Rinke, E.J.N. Helfrich, A.O. Brachmann, C. Gurgui, T. Wakimoto, M. Kracht, M. Crüsemann, U. Hentschel, I. Abe, S. Matsunaga, J. Kalinowski, H. Takeyama, J. Piel
(See online at https://doi.org/10.1038/nature12959) - "Polytheonamide biosynthesis showcasing the metabolic potential of sponge-associated uncultivated ‘Entotheonella’ bacteria" Curr. Opin. Chem. Biol. (2016) 31, 8-14
M.F. Freeman, A.L. Vagstad, J. Piel
(See online at https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2015.11.002)
