Identificación y caracterización de agrupaciones de genes de biosíntesis para péptidos no ribosomales en Streptomyces sp. CS113

• Autores: Coral García Gutiérrez
• Directores de la Tesis: María Rosario Rodicio Rodicio (dir. tes.), Mª del Carmen Méndez Fernández (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Oviedo ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Evaristo Suarez Fernandez (presid.), Carlos Olano Álvarez (secret.), María Rosario Rodicio Rodicio (voc.), Ana Belén Flórez García (voc.), Margarita María Díaz Martínez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología Molecular y Celular por la Universidad de Oviedo
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
      • Biosíntesis
  • Ciencias de la vida
    • Microbiología
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RUO
• Resumen

  • Muchos de los compuestos bioactivos (fármacos) utilizados en medicina, veterinaria o agricultura son compuestos naturales, suponiendo más del 40% de los fármacos en desarrollo. Ello se debe fundamentalmente a que poseen una gran diversidad estructural y unas propiedades químicas imposibles de conseguir mediante la química sintética. Los estreptomicetos son bacterias conocidas por ser productoras de un gran número de compuestos naturales con actividades biológicas diversas (antibiótica, antitumoral, antifúngica, inmunosupresora). En los últimos años, gracias a la secuenciación de sus genomas, se ha descubierto que poseen una potencialidad productora mayor de lo esperado, lo que ha llevado a utilizar la minería genómica (genome mining) como estrategia para identificar agrupaciones de genes (BGCs) que codifiquen nuevos compuestos. La utilización de esta estrategia requiere poder identificar BGC desconocidos (BGCs crípticos) y que se expresen, ya que en muchos casos no lo hacen en condiciones de cultivo de laboratorio estándar y es necesaria su activación. Muchos de los productos naturales están codificados por BGCs que sintetizan péptidos no ribosomales o policétidos. En ambos casos, los compuestos son producidos por proteínas multimodulares denominadas Sintetasas de Péptidos No Ribosomales (NRPS) o Policétidos Sintasas (PKS) respectivamente. La cepa Streptomyces sp. CS113 ha sido aislada de hormigas cortadoras de hojas de la tribu Attini de Perú. El análisis bioinformático del genoma de dicha cepa permitió identificar 30 BGCs, de los cuales 14 de ellos presentaban una homología inferior al 80% con otros BGCs de Streptomyces ya identificados y caracterizados. En este trabajo se ha profundizado en el estudio de los BGCs 1, 15, 23 y 24 de tipo NRPS o híbridos NRPS-PKS. Se ha analizado la expresión de los mismos en diferentes medios de cultivo utilizando el pigmento reportero indigoidina, obteniéndose diferentes condiciones de producción para cada uno de ellos. Para lograr la activación y detección de los compuestos producidos por estos BGCs se han utilizado diferentes estrategias, tales como generar mutantes en genes específicos, sobreexpresar reguladores positivos o genes a priori esenciales para la obtención del compuesto final. En el caso de los BGCs 15, 23 y 24 no se ha logrado identificar los compuestos codificados por los mismos mediante el uso de las estrategias mencionadas y el cultivo donde se observó expresión de los distintos BGCs. Sin embargo, en el caso del BGC 1, un BGC híbrido de tipo NRPS-PKS, se ha logrado identificar 4 compuestos codificados por el mismo, al comparar los perfiles metabólicos producidos por las cepas silvestre y mutantes estructurales. Además, la sobreexpresión del regulador de tipo SARP (orf11) presente en la ruta de biosíntesis favoreció ligeramente la producción de dos de los compuestos identificados. Estos compuestos, relacionados con la familia de la diperamicina, aurantimicina y polioxipeptina, se han purificado y ensayado frente a distinto microorganismos, no mostrando ninguno de ellos actividad antibiótica o antifúngica.