Streptomyces albusおよびStreptomyces lividansにおける二次代謝産物の活性化とサイレンシング（Streptomyces cattleya由来のチエナマイシン遺伝子クラスターを含むコスミドで形質転換した後のStreptomyces albusおよびStreptomyces lividansの二次代謝産物の活性化とサイレンシング）。

Activation and silencing of secondary metabolites in Streptomyces albus and Streptomyces lividans after transformation with cosmids containing the thienamycin gene cluster from Streptomyces cattleya.

• Alfredo F Braña
• Miriam Rodríguez
• Pallab Pahari
• Jurgen Rohr
• Luis A García
• Gloria Blanco

抄録

S. cattleya からチエナマイシンクラスター内の遺伝子を導入した Streptomyces albus J1074 および Streptomyces lividans TK21 では、抗生物質産生の活性化とサイレンシングが達成された。チエナマイシンクラスターを導入した組換え株では、親株と比較して、複数のサイレントな二次代謝産物の活性化と、通常産生される他の代謝産物のサイレンシングを含む劇的な表現型と代謝の変化が見られた。また、S. albusにおいては、超高性能液体クロマトグラフィーによる精製とNMR構造解析により、抗生物質である桐菌A,Bおよび桐菌A,Bの構造的に関連した4つの活性化化合物が同定された。さらに、本研究により、S. albusは、ジヒドロ-β-アガロフランのような医学的に有用な化合物や、β-パッチクーレンのような香水産業で関心の高い化合物など、通常は植物から得られる多くの二次代謝物を生産する可能性があることが明らかになり、工業生産の代替モデルとなる可能性が示唆された。S. lividansでは、組換え株ではアクチノルホジンの産生が強く活性化されたが、ウンデシルプロジゴシンは著しく減少した。このように、ストレプトマイセス種における暗号的代謝物の活性化は、創薬のための代替的なアプローチとなる可能性がある。

Activation and silencing of antibiotic production was achieved in Streptomyces albus J1074 and Streptomyces lividans TK21 after introduction of genes within the thienamycin cluster from S. cattleya. Dramatic phenotypic and metabolic changes, involving activation of multiple silent secondary metabolites and silencing of others normally produced, were found in recombinant strains harbouring the thienamycin cluster in comparison to the parental strains. In S. albus, ultra-performance liquid chromatography purification and NMR structural elucidation revealed the identity of four structurally related activated compounds: the antibiotics paulomycins A, B and the paulomenols A and B. Four volatile compounds whose biosynthesis was switched off were identified by gas chromatography-mass spectrometry analyses and databases comparison as pyrazines; including tetramethylpyrazine, a compound with important clinical applications to our knowledge never reported to be produced by Streptomyces. In addition, this work revealed the potential of S. albus to produce many others secondary metabolites normally obtained from plants, including compounds of medical relevance as dihydro-β-agarofuran and of interest in perfume industry as β-patchoulene, suggesting that it might be an alternative model for their industrial production. In S. lividans, actinorhodins production was strongly activated in the recombinant strains whereas undecylprodigiosins were significantly reduced. Activation of cryptic metabolites in Streptomyces species might represent an alternative approach for pharmaceutical drug discovery.