Реферат: Streptomyces lunaelactis strains have been isolated from moonmilk deposits, which are calcium carbonate speleothems used for centuries in traditional medicine for their antimicrobial properties. Genome mining revealed that these strains are a remarkable example of a Streptomyces species with huge heterogeneity regarding their content in biosynthetic gene clusters (BGCs) for specialized metabolite production. BGC 28a is one of the cryptic BGCs that is only carried by a subgroup of S. lunaelactis strains for which in silico analysis predicted the production of nonribosomal peptide antibiotics containing the non-proteogenic amino acid piperazic acid (Piz). Comparative metabolomics of culture extracts of S. lunaelactis strains either holding or not holding BGC 28a combined with MS/MS-guided peptidogenomics and 1H/13C NMR allowed us to identify the cyclic hexapeptide with the amino acid sequence (D-Phe)-(L-HO-Ile)-(D-Piz)-(L-Piz)-(D-Piz)-(L-Piz), called lunaemycin A, as the main compound synthesized by BGC 28a. Molecular networking further identified 18 additional lunaemycins, with 14 of them having their structure elucidated by HRMS/MS. Antimicrobial assays demonstrated a significant bactericidal activity of lunaemycins against Gram-positive bacteria, including multi-drug resistant clinical isolates. Our work demonstrates how an accurate in silico analysis of a cryptic BGC can highly facilitate the identification, the structural elucidation, and the bioactivity of its associated specialized metabolites.
Лечебно ли лунное (пещерное) молоко? С глубокой древности в разных пещерах мира велась его добыча именно для лечебных целей. Например, на Урале кустарная разработка лунного молока практиковалась вплоть до начала XXI века. В некоторых местах его собирают и сегодня. Богатая история использования лунного молока в народной медицине побудила бельгийских учёных искать в этих отложениях бактерии, продуцирующие антибиотики. Как пояснил доктор Себастьян Ригали, директор по исследованиям FRS-FNRS, его лаборатория решила изучить лунное молоко из простого любопытства, чтобы найти обоснование его использования в терапии людей и животных.
Образцы лунного молока были взяты в пещерах Кондрузианского плато. Исследователи выделили актинобактерии, которые являются рекордсменами по производству антимикробных средств. Анализ геномов изолированных бактерий показал, что они участвуют в совместном построении обширной подземной аптеки. Этот микробный “консорциум” способен производить сотни антибиотиков. Интересно, что подавляющее большинство генов биосинтеза, участвующих в производстве биоактивных соединений, обнаруженных у этих бактерий, являются “загадочными”, то есть с ними невозможно связать известную молекулу.
Это означает, что данные штаммы представляют собой настоящий резервуар для открытия новых биоактивных молекул. “Всё, что вам нужно сделать, это как будто наклониться, взять и идентифицировать новый антибиотик, противогрибковый или даже противораковый агент”, – говорят исследователи.
Однако эти молекулы нелегко выращивать в лаборатории. Вне специфических пещерных условий развития их трудно сохранить “живыми”. Более того, их развитие в культивационных средах часто не является оптимальным – обычно используемые среды слишком богаты и, следовательно, в определённой степени токсичны по сравнению с питательными условиями, характерными для их исходной экологической ниши.
Благодаря сотрудничеству между лабораториями CIP, GIGA, Лабораторией масс-спектрометрии и CIRM Льежского университета, а также компанией HEDERA-22, удалось выявить первое “загадочное” соединение – это антибиотик под названием “лунаемицин”, продуцируемый новой бактерией Streptomyces lunaelactis. DOI: 10.3390/ijms24021114