Лідаміцин — протипухлинний та антибактеріальний антибіотик, що синтезується мікроорганізмами виду Streptomyces globisporus (штами C-1027 і TFH56). Метою роботи було виявити стрептоміцети, геноми яких містять імовірні кластери біосинтетичних генів лідаміцину (LDM-кластер). Об’єктами дослідження були нуклеотидні послідовності стрептоміцетів, депоновані в Iнтернет базах даних (Nucleotide Collection, Whole-Genome Shotgun Contigs) на сервері National Center for Biotechnology Information. Первинні структури ДНК аналізували за допомогою Basic Local Alignment Search Tool. Послідовність LDM-кластера S. globisporus С-1027 використовували як запит для комп’ютерного аналізу нуклеотидних послідовностей. Iнтернет бази даних містять інформацію про первинні структури сотень тисяч хромосом і плазмід стрептоміцетів, які повністю (Nucleotide Collection) або частково (Whole-Genome Shotgun Contigs) визначені. Загалом в обох базах даних виявлено 78 стрептоміцетів, геноми яких містили повні LDM-кластери. Більшість стрептоміцетів у вибірці (65,4 %) належить до виду S. globisporus. Як відомо, LDM-кластери містяться на плазмідах SGLP1 (штам С-1027) та pTFHSG1 (штам TFH56). У базі даних Nucleotide Collection було знайдено 6 плазмід (complete genome). Послідовності виявлених плазмід та SGLP1 не є ідентичними — лише фрагменти з молекулярним розміром 104,5 тпн у їх послідовностях є подібними. Iдентифіковані плазміди були за формою молекули як лінійними (CP108547, CP109060, pTFHSG1, CP109147, CP108593), так і циклічною (pG-2-2). За молекулярним розміром усі 6 плазмід можна вважати великими плазмідами. Плазміди CP108593 та pG-2-2 відрізняються своєю послідовністю як від структур інших плазмід, так і від структур виявлених контигів стрептоміцетів. Крім того, у Whole-Genome Shotgun Contigs базі даних виявлено 72 стрептоміцети, геноми яких містили повні LDM-кластери. Однак, повні послідовності плазмід були виявлені тільки в послідовності кількох контигів. Повну послідовність плазміди pTFHSG1 виявили в контигах S. badius SF7B6 (LWMP01000002, 134520 пн), S. badius SP6C4 (LWMQ01000002, 140513 пн), S. griseus S4-7 (JYBE02000002, 141125 пн) штамів. Встановлено наявність повноцінних послідовностей LDM-кластерів у геномах 78 стрептоміцетів, представлених у базах даних на сервері NCBI. Було виявлено 6 плазмід, що містять LDM-кластери у своїх структурах.
Ключові слова: Streptomyces, лідаміцин, LDM-кластер, плазміда, послідовність нуклеотидів, комп’ютерний аналіз, ідентичність, покриття запиту
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Hu, J.L., Xue, Y.C., Xie, M.Y., Zhang, R., Otani, T., Minami, Y., Yamada, Y. & Marunaka, T. (1988). A new macromolecular antitumor antibiotic, C-1027. I. Discovery, taxonomy of producing organism, fermentation and biological activity. The Journal of antibiotics, 41, No. 11, pp. 1575-1579. https://doi.org/10.7164/antibiotics.41.1575
2. Shi, Y.K., Wu, S.Y., Huang, Y.H. & Zhen, Y.S. (2006). Chemosensitivity of mdr1 gene overexpressed multidrug resistant cancer cells to lidamycin. Acta Pharmac. Sinica, 41, No. 12, pp. 1146-1151.
3. Chen, Y., Sun, W., He, R., Zhang, F., Wang, H., Li, P., Shao, R.G. & Xu, X. (2017). Lidamycin decreases CD133 expression in hepatocellular carcinoma via the Notch signaling pathway. Oncol. let., 14, No. 6, pp. 7889-7895. https://doi.org/10.3892/ol.2017.7248
4. Cho, G. & Kwak, Y.S. (2019). Evolution of Antibiotic Synthesis Gene in Clusters the Streptomyces globisporus TFH56, Isolated from Tomato Flower. G3 Genes|Genomes|Genetics, 9, No. 6, pp. 1807-1813. https://doi.org/10.1534/g3.119.400037
5. Aguilar, A. & Hopwood, D.A. (1982). Determination of methylenomycin A synthesis by the pSV1 plasmid from Streptomyces violaceus-ruber SANK95570. J. General Microbiol., 128, No. 8, pp. 1893-1901. https://doi.org/10.1099/00221287-128-8-1893
6. Li, X., Lei, X., Zhang, C., Jiang, Z., Shi, Y., Wang, S., Wang, L. & Hong, B. (2016). Complete genome sequence of Streptomyces globisporus C-1027, the producer of an enediyne antibiotic lidamycin. J. Biotechnol., 222, pp. 9-10. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2016.02.004
7. Liu, W., Christenson, S.D., Standage, S. & Shen, B. (2002). Biosynthesis of the Enediyne Antitumor Antibiotic C-1027. Science, 297, No. 5584, pp. 1170-1173. https://doi.org/10.1126/science.1072110
8. Li, M., Liu, W. & Li, Y. (2003). Cloning, expression and characterization of gene sgcD involved in the biosynthesis of novel antitumor lidamycin. Science in China Series C-Life Sciences. 46, pp. 310-319. https://doi.org/10.1360/03yc9033
9. Gram, L. (2015). Silent clusters - speak up! Microbial Biotechnol., 8, No. 1, pp. 13-14. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12181
10. Mao, D., Okada, B.K., Wu, Y., Xu, F. & Seyedsayamdost, M.R. (2018). Recent advances in activating silent biosynthetic gene clusters in bacteria. Current Opinion Microbiol., 45, pp. 156-163. https://doi.org/10.1016/j.mib.2018.05.001
11. Kinashi, H. & Shimaji, M. (1987). Detection of giant linear plasmids in antibiotic producing strains of Streptomyces by the OFAGE technique. J. Antibiotics, 40, No. 6, pp. 913-916 https://doi.org/10.7164/antibiotics.40.913
12. Polishchuk, L.V. (2020). Similarity of genomic sequences of five Streptomyces globisporus strains. Mikrobiol. Zhurn., 82, No. 1, pp. 45-50. https://doi.org/10.15407/microbiolj82.01.043
13. Yoon, S.H., Ha, S.M., Lim, J., Kwon, S. & Chun, J.A (2017). A large-scale evaluation of algorithms to calculate average nucleotide identity. Antonie van Leeuwenhoek, 110, No. 10, pp. 1281-1286. https://doi.org/10.1007/s10482-017-0844-4