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La gale commune est l'une des maladies les plus répandues de la pomme de terre. Elle est caractérisée par des lésions superficielles ou profondes au niveau du tubercule. En effet, lors de la colonisation de la pomme de terre, le Streptomyces scabiei, principal agent pathogène de cette maladie, entre en contact avec la portion externe du tubercule, le périderme. Ce dernier est essentiellement composé de subérine, un polymère constitué d'acides gras estérifiés (portion aliphatique) et de composés phénoliques (portion aromatique). Or, plusieurs études antérieures ont révélé que la présence de la subérine dans le milieu de culture de l'agent phytopathogène S. scabiei induit la production d'enzymes ayant une activité estérasique. Le travail de cette thèse porte sur l'identification des enzymes hydrolytiques produites en présence de subérine. Pour identifier les enzymes pouvant être impliquées dans la dégradation de la subérine, deux approches ont été utilisées. La première consiste à identifier, dans le génome séquencé et annoté de S. scabiei souche 87-22, des gènes codant pour de possibles subérinases et à comparer l'expression de ces gènes dans différentes conditions expérimentales. La deuxième approche consiste à mener une étude protéomique des enzymes extracellulaires produites par le S. scabiei souche EF-35 en présence de subérine. Dans la première approche, nous avons identifié deux gènes (estA et sub1) codant pour des estérases de S. scabiei souche 87-22, de possibles subérinases. De plus, nous avons confirmé la présence de ces gènes dans le génome de S. scabiei souche EF-35. À l'aide de la technique de la PCR en temps réel, nous avons ensuite démontré que l'expression de ces deux gènes était fortement induite par la présence de subérine dans le milieu de culture, ce qui suggère une implication de ces gènes dans la dégradation de la subérine. Puis, nous avons testé la transcription de ces deux gènes en présence d'autres polymères végétaux. Les résultats obtenus montrent que tous les polymères testés induisent l'expression de estA, tandis que seules la subérine et la cutine (un polymère apparenté à la subérine) induisent l'expression de sub1. Ce dernier résultat suggère que sub1 (contrairement à estA) code pour une estérase ayant une spécificité envers la subérine et les polymères apparentés. Finalement, nous avons ensuite vérifié la présence d'orthologues des gènes estA et sub1 dans le génome de différentes espèces de Streptomyces par la technique de Southern blot. Il s'avère que des orthologues du gène estA se retrouvent dans le génome de plusieurs espèces de Streptomyces, alors que le gène sub1 n'a été retrouvé que dans celui de Streptomyces phytopathogènes. Cette observation suggère que le gène sub1 peut être un déterminant important lors de la colonisation du tubercule. Dans la deuxième approche, nous avons démontré que le S. scabiei souche EF-35 produisait une gamme d'enzymes extracellulaires, dont les principales catégories sont impliquées dans le métabolisme des lipides et le métabolisme et le transport des carbohydrates. Certaines enzymes identifiées peuvent jouer un rôle direct dans la dégradation de la subérine. De nombreuses xylanases, cellulases et glycosyl hydrolases sont produites en quantité importante en présence de la subérine et peuvent être impliquées dans l'hydrolyse des sucres liés à la subérine. Même si les processus liés à la dégradation enzymatique de la subérine demeurent en grande partie inconnus, ce travail de thèse établit une solide base pour étudier la dégradation de la subérine ainsi que pour déterminer le rôle des enzymes identifiées dans l'interaction entre le S. scabiei et sa plante hôte.

Many antibiotics are produced as secondary metabolites of Streptomyces species. Commercial production of an antibiotic involves the optimization of environmental parameters, genetic makeup, and medium. Selection of ingredients for both inoculum (seed) and fermentation (production) media must provide for economic production, and easy downstream processing of the compound. Antibiotics are produced as secondary shunt metabolites and represent products that are not essential for primary metabolism of the cell; therefore conditions for their optimal expression may or may not be associated with good growth of the organism. Response Surface Methodology (RSM) is a collection of statistically designed experiments and analyses that directs the investigation of many factors and their interactions. This approach minimizes the number of trials required to identify critical factors and possible synergism between factors. In this research, an antifungal antibiotic produced by an unknown streptomycete collected from soil, was isolated, characterized and identified as cycloheximide. RSM was then used toformulate both a seed and production medium that optimizes cycloheximide biosynethesis. For the seed medium, RSM was used in a three step process: i) full factorial categorical screen of many factors, ii) Plackett-Burman two-level screen of promising factors, and iii) orthogonal central composite design of critical factors. Optimal 24 hour packed cell volume was found with a seed medium containing (g/L): 6.6g soluble starch, 23.4g yeast extract, and Mg K2HPO4. Additionally, the effects of inoculum age and passage on resulting cycloheximide production were studied. It was found that the negative effects of increasing inoculum age and passages on cycloheximide production could be mediated by the composition of the seed medium. For the production medium, RSM analysis of 29 ingredients suggests that an optimal production medium for cycloheximide biosynthesis should contain a combination of starch (40 g/L), corn gluten (17.8 g/L), MgSO4.7H2O (1.16 g/L), and NaCl (6.38 g/L). This final production medium resulted in a cycloheximide titer of 943 µg/ml, a 6-fold improvement in antibiotic production. / Department of Biology

Access to abstract permanently restricted to Ball State community only. / Access to thesis permanently restricted to Ball State community only. / Department of Biology

This thesis explores the biosynthesis of two secondary metabolites, fluoroacetate and longianone, and involves the synthesis and feeding of deuterated putative intermediates. The bacterium Streptomyces cattleya produces fluoroacetate and 4- fluorothreonine; the mechanism by which C-F bond formation occurs is unknown. The stereochemistry of the fluorination event was investigated by feeding [2,2,3,3-(^-2)H(_4)]-succinate and (2R)-[l-(^2)H(_2)]- and (2S)-[l-(^2)H(_2)]-glycerols. The chirality of the resultant [2-(^2)H]-fluoroacetate was determined by chiral liquid crystal (^2)H-NMR and the fluorination was demonstrated to proceed with retention of stereochemistry. Longianone is produced by the slow growing fungus Xylaria longiana. This simple bicyclic metabolite is an isomer of the notorious fungal toxin patulin. Putative deuterated intermediates were administered to the fungus and the longianone produced analysed by (^2)H-NMR. It was demonstrated that longianone is biosynthesised from 6-methylsalicylic acid in a pathway closely related to that found in patulin biosynthesis.

Dissertation (Ph.D.)--Auburn University, 2005. / Abstract. Vita. Includes bibliographic references.

Thesis (M.S.)--Duquesne University, 2007. / Title from document title page. Abstract included in electronic submission form. Includes bibliographical references (p. 81-88) and appendix.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Uppsala universitet, 2006. / Härtill 4 uppsatser.

Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1998. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2004. / Supervisor: Hung-wen Liu. Vita. Includes bibliographical references. Available also from UMI company.