Biosynthese und heterologe Expression der Vioprolide: rationale gentechnische Eingriffe in die Biosynthese und 4‐Methylazetidincarbonsäure‐Bildung

Abstract

Die Vioprolide sind eine vielversprechende Klasse von Leitverbindungen gegen Krebserkrankungen und Pilzinfektionen, die vom Myxobakterium Cystobacter violaceus Cb vi35 produziert werden. Bislang weiß man nichts über ihre Biosynthese, einschließlich des Ursprungs der ungewöhnlichen 4‐Methylazetidincarbonsäure (MAZ). Hier wird der Biosynthese‐Gencluster der Vioprolide beschrieben und die Produktionsproblematik durch Expression in drei heterologen Wirten gelöst. Ausgehend von der instabilen Produktion im einstelligen mg/L‐Maßstab im Wildtyp wurde ein stabiler Wirtstamm entwickelt, der in Fermentern Ausbeuten von bis zu einem halben Gramm pro Liter erzielt. Gen‐Inaktivierungen in Verbindung mit Isotopen‐Fütterungsstudien identifizierten ein S‐Adenosylmethionin(SAM)‐abhängiges Enzym und eine Methyltransferase, die für die Bildung des MAZ‐Bausteins über einen bei Bakterien bisher unbekannten Mechanismus verantwortlich sind. Darüber hinaus wurden nichtnatürliche Vioprolid‐Derivate durch den Einsatz rationaler Genmanipulationen erzeugt.

Structure Elucidation, Total Synthesis, Antibacterial In Vivo Efficacy and Biosynthesis Proposal of Myxobacterial Corramycin**

“…In the biosynthesis of the myxobacterial lipopeptide Vioprolide, an inactive, fatty acid-linked precursor is biosynthesized and the maturation of the active product is achieved by hydrolysis of the fatty acid. [20] Since the Corramycin FAAL domain is evidently active, we speculate that a similar mechanism applies for the biosynthesis of Corramycins. A hypothetical pre-drug mechanism in Corramycin maturation could include ComB and ComC, a putative hydrolase and flippase-like exporter, respectively.…”

Engineering of Burkholderia thailandensis strain E264 serves as a chassis for expression of complex specialized metabolites

“…During the course of expressing the disorazol gene cluster, B. thailandensis E264 showed better performance than the wellstudied host DSM 7029 (Bian et al, 2017;Yan et al, 2018;Liu J. et al, 2021) in terms of growth rate and production. To facilitate genetic manipulation, three efflux pumps in strain E264, AmrAB-OprA (abbreviated as A), BpeAB-OprB (B), and BpeEF-OprC (C) (Biot et al, 2011(Biot et al, , 2013, were inactivated by homologous recombination combined with pheS counterselection mediated seamless gene deletions (Barrett et al, 2008), and mutants with one, two, or three pump knockouts were obtained.…”

“…To overcome this problem, the strains from Burkholderiales with high GC content and abundant secondary metabolites (Kunakom and Eustáquio, 2019) can be used to express the disorazol gene cluster, which was inspired by the success of employing Schlegelella brevitalea DSM 7029 (Tang et al, 2019) as an efficient heterologous host to produce myxobacteriaderived epothilones, vioprolides and myxochelins (Bian et al, 2017;Yan et al, 2018;Liu J. et al, 2021). Burkholderia thailandensis E264, isolated from rice fields in Thailand, is a low virulence member of genus Burkholderia compared with B. pseudomallei, and B. mallei.…”

Synthesis of a Potential Precursor (Northern Fragment) for the Cyclic Depsipeptides Vioprolides A and C

“…3 The biosynthesis of the vioprolides was unraveled by R. Müller and co-workers in 2018. 4 It commences with the generation of an O -acyl ( S )-glycerate building block in modules 1 and 2 of a multifunctional array of enzymes and proceeds by peptide bond formation within eight standard NRPS (nonribosomal peptide synthetase) modules. The ( E )-dehydrobutyrine (Dhb) unit is likely formed by dehydration of Thr, while dehydration of the Maz and Cys dipeptide leads to the formation of the thiazoline ring.…”