velikost textu

Komparativní analýza shluků genů pro biosyntézu linkomycinu a celesticetinu.

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Komparativní analýza shluků genů pro biosyntézu linkomycinu a celesticetinu.
Název v angličtině:
Comparative analysis of celesticetin and lincomycin biosynthetic gene clusters
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Markéta Koběrská, Ph.D.
Školitel:
Ing. Jiří Janata, CSc.
Oponenti:
RNDr. Irena Lichá, CSc.
RNDr. Ján Kormanec, DrSc.
Id práce:
88201
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
Program studia:
Mikrobiologie (P1510)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
22. 9. 2010
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
ZÁVĚRY 1. Byla určena sekvence shluku genů pro biosyntézu linkomycinu z typového kmene S. lincolnensis ATCC 25466. Jeho heterologní exprese ukázala, že shluk je kompletní a dostačuje pro produkci celé molekuly linkomycinu. Porovnání linkomycinových shluků typového kmene S. lincolnensis ATCC 25466 a nadprodukčního kmene S. lincolnensis 78-11 ukázalo řadu odlišností. 2. Identifikace a izolace genového shluku celesticetinu ze S. caelestis ATCC 15084 umožnila určení celé sekvence nesoucí genetickou informaci pro jeho biosyntézu. 3. Pro predikci funkcí jednotlivých genů linkomycinového shluku byly zvoleny dva hlavní přístupy: jednak komparativní analýza s nově charakterizovaným celesticetinovým shlukem i PBD shluky, dalším nástrojem byla inaktivace vybraných genů linkomycinového shluku a analýza jimi produkovaných látek. 3a. Komparativní analýza umožnila přiřadit funkce většině genů linkomycinového i celesticetinového shluku. Nejdůležitějším výstupem je predikce podjednotek NDLS, klíčového enzymu biosyntetické dráhy linkosamidů. Analýza v obecné rovině demonstrovala modulární uspořádání genových shluků na několika úrovních a ozřejmila pravděpodobné procesy molekulární evoluce biosyntézy linkosamidů i PBD sloučenin. 3b. Tři pravděpodobně regulační geny lmbIH, lmbQ a lmbU byly nahrazeny inaktivačními kazetami. Další postup a měření produkce byly součástí disertační práce D. Ulanové (ULANOVA 2009), výsledky svědčí pro podpůrnou funkci těchto genů v biosyntéze linkomycinu. Inaktivace genů lmbC, lmbD, lmbE a lmbF a následné obohacovací pokusy prokázaly účast jimi kódovaných proteinů v závěrečné kondenzační reakci, jedná se pravděpodobně o podjednotky klíčového multimerního komplexu NDLS
Abstract v angličtině:
Comparative analysis of celesticetin and lincomycin biosynthetic gene clusters Markéta Koběrská PhD thesis 2010 The introductory part of the thesis presents isolation and sequencing of lincomycin gene cluster from type strain Streptomyces lincolnensis ATCC 25466. Two relatively extensive sequence changes and several hundred point mutations were identified if compared with the previously published sequence of the lincomycin industrial strain Streptomyces lincolnensis 78-11. Analysis of the cluster flanking regions revealed its localization within the genome of S. lincolnensis ATCC 25466. The cluster-bearing cosmid was integrated into the chromosome of lincomycin non-producing strains Streptomyces coelicolor CH 999 and Streptomyces coelicolor M 145. The modified strains heterologously produced lincomycin, but the level dropped to approximately 1-3% of the production in S. lincolnensis ATCC 25466. The exact sequence of lincomycin gene cluster from the type strain allowed isolation and sequence analysis of the gene cluster of structurally related celesticetin. The analysis revealed 24 putative genes, 18 of them homologous with the genes participating in lincomycin biosynthesis. Four celesticetin specific genes are encoding enzymes involved in the salicylate biosynthesis and attachment, one is coding for celesticetin ornamenting methyltransferase and one is a putative resistance gene. The genetic information for biosynthesis of salicylate and amino sugar building units of celesticetin is prefabricated, i.e. organized in compact gene blocks. Analysis of biochemically related antibiotic gene clusters shows that lincomycin biosynthetic cluster originated from a fusion of two ancestral biosynthetic gene clusters, one coding for proline-incorporating lincosamide, the other for pyrrolobenzodiazepine compound with incorporated 4-propyl-L-proline derivative. Both related lincosamide biosynthetic clusters share compactly transferred four-gene module ccbC/lmbCccbF/ lmbF. Results of gene inactivation and screening of protein-protein interaction proved that their protein products form the core of the crucial multimeric N-demethyllincosamide synthetase (NDLS) complex. The sequence coding for the remaining part of NDLS, the peptidyl carrier protein (PCP), forms 5´-terminal part of the gene lmbN in the lincomycin cluster but 3´-terminal part of the ccbZ, the adjoining gene of the lmbN counterpart in the celesticetin cluster. Consequently, PCP-coding sequence jumped between two adjoining genes during the evolution. Both NDLSs involved in celesticetin and lincomycin biosynthesis consist of an identical set of mutually homologous subunits. The evolutionary adaptation of the enzyme substrate specificity to the newly emerging unusual amino acid 4-propyl- Lproline in lincomycin biosynthesis thus resulted only from point mutations of the NDLS subunits.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Markéta Koběrská, Ph.D. 3.5 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Markéta Koběrská, Ph.D. 157 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Markéta Koběrská, Ph.D. 76 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Irena Lichá, CSc. 61 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Ján Kormanec, DrSc. 121 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby RNDr. Jaroslav Weiser, CSc. 669 kB