Baktérie Streptomyces sú dominantnými producentmi bioaktívnych prírodných produktov so širokým spektrom biologickej aktivity. Najväčšiu skupinu spomedzi nich tvoria polyketidy, syntetizované opakovanou dekarboxylačnou kondenzáciou z acyl-CoA prekurzorov pomocou polyketid syntáz (PKS). V našom laboratóriu sa zaujímame najmä o skupinu syntetizovanú pomocou PKS II. typu, konkrétne o aromatické polyketidy. Tie rozdeľujeme na základe štrukturálnych typov na pyranonaftochinóny, tetracyklíny, angucyklíny, antracyklíny, tetracenomycíny, aureolové kyseliny a polyfenoly pradimycínového typu. Angucyklíny, ktoré tvoria najväčšiu podskupinu aromatických polyketidov, sa vyznačujú spoločným rysom tetracyklínovej benz-(α)antracénovej kostry. Ich biosyntéza sa odlišuje od ostatných aromatických polyketidov špecifickou cyklázou, ktorá uzatvára štvrtý kruh polyketidu v angulárnej orientácií, a tým vytvára prvý spoločný stabilný intermediát UWM6.
Aur1 génový klaster, je lokalizovaný na plazmide pSA3239 v Streptomyces lavendulae subsp. lavendulae CCM 3239. Gény aur1 klastra zodpovedajú za antibiotickú aktivitu voči Gram-pozitívnym baktériám a tvorbu produktu – auricínu, produkovaného vo veľmi malom množstve počas prechodu z vegetatívneho mycélia do fázy vzdušného mycélia.
Štruktúra auricínu je veľmi pozoruhodná. Obsahuje D-forozamín, ktorého prítomnosť je unikátnou črtou všetkých známych angucyklínov, s vysoko oxidovaným aglykónom, ktorý je veľmi podobný spiroketálnym pyranonaftochinónom, grizeuzínom. Peri-hydroxychinónové kruhy (A, B) auricínu sú prítomné taktiež u viacerých pyranonaftochinónov, avšak tri katónové kruhy, zahŕňajúce (6,6) spiroketálne motívy kruhov (C,E), sa naopak nachádzajú u angucyklínov. Bioinformatickou analýzou aur1 génového klastra bola dokázaná vysoká similarity organizácie centrálnych častí s časťou gris génového klastra zodpovedného za biosyntézu grizeuzínu A a B. Organizácia jadra génov auricínu je veľmi podobná s inými angucyklínovými génovými klastrami, avšak na rozdiel od nich, obsahuje množstvo "tailoring" biosyntetických génov kódujúcich homológy oxygenáz a dehydrogenázy roztrúsených ďaleko od jadra. V centrálnej časti génov auricínu sa nachádza angucyklín-špecifická cykláza, gén aur1C, ktorý je striktne konzervovaný vo všetkých angucyklínových génových klastroch. Pomocou fylogenetickej analýzy sme porovnali ketosyntázy auricínu a grizeuzínu s ďalšími syntázami majoritných skupín aromatických polyketidov, čoho výsledkom je jasné zaradenie ketosyntáz grizeuzínu do skupiny angucyklínov.
Genetické dáta spolu so štruktúrnou analýzou potvrdzujú, že génový klaster aur1, zodpovedný za biosyntézu auricínu, je zapojený do biosyntézy grizeuzín-podobného komponentu, a že auricín aj grizeuzín sú pravdepodobne syntetizované angucyklín-podobnou biosyntetickou dráhou, minimálne v skorých štádiách.
Tento projekt bol podporený Agentúrou pre podporu výskumu a vývoja pod číslom grantu APVV-15-0410.
Matulova, M. Feckova, L., Novakova, R., Mingyar, E., Csolleiova, D., Zduriencikova, M., Sedlak, J., Patoprsty, V., Sasinkova, V., Uhliarikova, I., Sevcikova, B., Rezuchova, B., Homerova, D., Kormanec, J.: A Structural Analysis of the Angucycline-Like Antibiotic Auricin from Streptomyces lacendulae subps. lavendulae CCM 3239 Recealed its high similarity to grizeusins, Antibiotics 2019, 8, 102.