Cloning and characterization of new glycopeptide gene clusters found in an environmental DNA megalibrary

Abstract

Glycopeptide antibiotics have long served as drugs of last resort for the treatment of antibiotic-resistant Gram-positive bacterial infections. Resistance to the clinically relevant glycopeptides, vancomycin and teicoplanin, threatens to undermine the usefulness of this important class of antibiotics. DNA extracted from a geographically diverse collection of soil samples was screened by PCR for the presence of sequences related to OxyC, an oxidative coupling enzyme found in glycopeptide biosynthetic gene clusters. Every soil sample examined contained at least 1 unique OxyC gene sequence. In an attempt to access the biosynthetic gene clusters associated with these OxyC sequences, a 10,000,000-membered environmental DNA (eDNA) megalibrary was created from a single soil sample. Two unique glycopeptide gene clusters were recovered from this eDNA megalibrary. Using the teicoplanin aglycone and the 3 sulfotransferases found in one of these gene clusters, mono-, di-, and trisulfated glycopeptide congeners were produced. The high frequency with which OxyC genes were found in environmental samples indicates that soil eDNA libraries are likely to be a rewarding source of glycopeptide gene clusters. Enzymes found in these gene clusters should be useful for generating new glycopeptides analogs. Environmental DNA megalibraries, like the one constructed for this study, can provide access to many of the natural product biosynthetic gene clusters that are predicted to be present in soil microbiomes.antibiotics ͉ eDNA ͉ metagenomics ͉ natural products ͉ uncultured bacteria

Sulfonation of glycopeptide antibiotics by sulfotransferase StaL depends on conformational flexibility of aglycone scaffold

“…StaL modifies the N-terminal 4-hydroxyphenylglycine (residue 1 of the scaffold) (14), whereas Teg12, Teg13, and Teg14, discovered in metagenomic mining for glycopeptide biosynthetic clusters, modify residues 3, 6, and 4, respectively, of the scaffold (15). A later Author contributions: R.S.…”

Antibióticos: importância terapêutica e perspectivas para a descoberta e desenvolvimento de novos agentes

“…Mais recentemente, a abordagem metagenômica foi aplicada na busca de genes específicos relacionados a enzimas envolvidas em acoplamento oxidativo na biossíntese de antibióticos glicopeptíticos, resultando no isolamento de dois novos clusters de genes. 54 Após estudos de reconstituição in vitro e expressão heteróloga destes clusters de genes, sete novos análogos aglicônicos sulfatados da teicoplanina foram isolados e identificados, com atividade antibiótica semelhante à vancomicina e teicoplanina frente a Staphylococcus aureus. 54 A biossíntese combinatória envolve a engenharia genética das vias biossintéticas naturais para a produção de novos compostos usando a maquinaria biossintética existente em cada organismo, especialmente para obtenção de antibióticos derivados policetídeos e peptídeos não ribossomais.…”

“…54 Após estudos de reconstituição in vitro e expressão heteróloga destes clusters de genes, sete novos análogos aglicônicos sulfatados da teicoplanina foram isolados e identificados, com atividade antibiótica semelhante à vancomicina e teicoplanina frente a Staphylococcus aureus. 54 A biossíntese combinatória envolve a engenharia genética das vias biossintéticas naturais para a produção de novos compostos usando a maquinaria biossintética existente em cada organismo, especialmente para obtenção de antibióticos derivados policetídeos e peptídeos não ribossomais. 55 Esta possibilidade foi primeiramente demonstrada por Hopwood et al, 56 que clonou os genes biossintéticos do antibiótico actinorodina (59) de Streptomyces coelicolor nos micro-organismos produtores de medermicina (60) e di-hidrogranaticina (61), respectivamente.…”

Aktivitas Cairan Kultur 12 Isolat Actinomycetes Terhadap Bakteri Resisten

“…Pendekatan genomik ini menunjukkan perkembangan luar biasa pada beberapa tahun terakhir 9,[11][12][13][14][15] . Salah satu metode pendekatan genomik ini adalah menganalisis keberagaman isolat Actinomycetes melalui analisis sequencing gen 16S rDNA [16][17][18][19][20] .…”