Thiazolstrukturen in Cyanobakterien - Evolutionäre Zusammenhänge zwischen Cyanobakterien und Myxobakterien

• Applicant: Professorin Dr. Elke Dittmann-Thünemann
• Subject Area: Plant Biochemistry and Biophysics
• Term: from 2003 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5404735

Cyanobakterien produzieren neben einer Vielzahl strukturell einzigartiger Sekundärmetabolite auch Strukturen, die eine Verwandtschaft mit Myxobakterien andeuten. Ein eindrucksvolles Beispiel für eine solche Strukturhomologie stellen die Mirabazole und Tantazole dar, die aus dem terrestrischen Cyanobakterienstamm Scytonema mirabile isoliert wurden und hohe Ähnlichkeit zu Thiangazolen aus Polyangium spec. aufweisen. Ein Hinweis auf eine Verwandtschaft von myxobakteriellen Polyketidsynthasen (PKS) und nichtribosomale Peptidsynthasen (NRPS) ergibt sich aber auch aus der Analyse des Genoms des Cyanobakterienstammes Nostoc punctiforme. Das Genom dieses symbiotischen Cyanobakterienstammes weist im Gegensatz zu anderen bislang sequenzierten cyanobakteriellen Genomen eine auffällig hohe Anzahl von Genen auf, die für (PKS) und (NRPS) mit Ähnlichkeit zu myxobakteriellen Enzymen kodieren. Eines der Gencluster kodiert für einen Biosynthesekomplex, der vermutlich eine Polyketidstruktur mit Thiazolanteil synthetisiert. Ziel dieses Projektes ist es zu zeigen: 1) Existiert tatsächlich eine Strukturverwandtschaft des entsprechenden Cyanometaboliten mit myxobakteriellen Metaboliten? 2) Wie weitreichend sind mechanististische und biochemische Gemeinsamkeiten einer solchen Cyanothiazolbiosynthese mit bekannten myxobakteriellen Thiazol-Biosynthesewegen? 3) Schliessen die Gemeinsamkeiten beider Biosynthesewege auch Regulationsprinzipien ein? 4) Kann man daraus generelle Schlussfolgerungen zur Evolution von bakteriellen PKS- und NRPS-Biosynthesen ziehen?

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1152: Evolution of Metabolic Diversity