Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Química y Biotecnología / Streptomyces leeuwenhoekii C34 es una nueva cepa que fue aislada desde la laguna Chaxa ubicada
en el Desierto de Atacama, Chile. Esta cepa produce metabolitos especializados con actividad
contra Staph. aureus resistente a meticilina (MRSA): chaxamicinas y chaxalactinas. La secuencia
genómica de S. leeuwenhoekii C34 se obtuvo mediante las tecnologías de Illumina Miseq y PACbio
RS II SMRT. El genoma se utilizó para identificar clústers de genes biosintéticos (BGCs) que
codifican para metabolitos especializados a través de minería de genomas, y para desarrollar un
modelo a escala genómica (GSM) para estudiar las rutas de biosíntesis de producción de metabolitos
especializados.
Se encontraron 34 BGCs en el genoma de S. leeuwenhoekii C34, más un BGC ubicado en el
plásmido pSLE2. Se encontró tres BGCs para lazo-péptidos. Específicamente, se identificó el producto
del BGC del lazo-péptido 3 en el sobrenadante de S. leeuwenhoekii C34 cultivado en medio
TSB/YEME y se expresó exitosamente en el huésped heterólogo S. coelicolor M1152. Se confirmó
que este lazo-péptido era el mismo que la chaxapeptina, recientemente descrita para S. leeuwenhoekii
C58. Por otra parte, se identificó un BGC de 64 kb (locus 1083651 a 1147687) que codifica
para un híbrido trans-AT PKS/NRPS. Es probable que el producto de este BGC sea un compuesto
halogenado debido a la presencia de un gen, sle09470, que codifica para una enzima cloradora.
Para estudiar este clúster de genes, se desarrollaron diferentes cepas derivadas de S. leeuwenhoekii.
También, el BGC se clonó en huéspedes heterólogos: S. coelicolor M1152, M1154 and S. albus. A
través de análisis de HPLC MS/MS y comparación de perfiles de metabolitos, se identificó un grupo
de compuestos con patrón clorado, sin embargo se descartaron como posibles productos del BGC
ya que además de encontrarse en las cepas de S. leeuwenhoekii también se encontraron en muestras
de S. coelicolor M1152. Por otra parte, se detecto un metabolito con una señal de m/z 611.53
[M + H]+ solamente en las muestras de S. leeuwenhoekii M1614 ( chaxamycin BGC) y M1619
( chaxamycin BGC; sle09560). Se requieren msá estudios para confirmar si los metabolitos
expresados diferencialmente corresponden a un producto del híbrido transAT-PKS/NRPS BGC.
Para construir el GSM de S. leeuwenhoekii C34 se desarrolló una interfaz basada en python, que
permite: buscar genes de Streptomyces asociados a reacciones en la base de datos KEGG, realizar
BLAST local contra S. leeuwenhoekii C34, comparar los dominios de proteínas, descargar información
de los metabolitos, construir el GSM y realizar simulaciones usando COBRApy. Las rutas
biosintéticas de chaxamicinas, chaxalactinas, desferrioxaminas, ectoina y el producto del híbrido
transAT-PKS/NRPS BGC (híbrido PK-NP) se incluyeron en el modelo. El modelo, iVR1007,
consiste de 1722 reacciones, 1463 metabolitos y 1007 genes, y se validó usando información experimental
de crecimiento en diferentes fuentes de carbono, nitrógeno y fósforo, mostrando un 83.7
% de precisión. El modelo se usó para encontrar deleción y sobre-expresión de genes no intuitivas
que predicen un aumento en la producción de precursores de chaxamicinas, chaxalactinas e híbrido
PK-NP. Las modificaciones predichas podrán ser usadas para realizar ingeniería metabólica de S.
leeuwenhoekii C34 para incrementar la producción de metabolitos especializados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/144111 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Razmilic Neira, Valeria Isabel |
| Contributors | Asenjo de Leuze, Juan, Andrews Farrow, Bárbara, Gerdtzen Hakim, Ziomara, González Ojeda, Bernardo, Salazar Aguirre, Oriana |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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