Alternativní biosyntéza a diverzita sinicových lipopetidů

Fotosyntetické bakterie, čili sinice, obsahují celou řadu zajímavých a často také pro člověka nebezpečných látek, které by bylo možné využít například v medicíně. Jsou mezi nimi i lipopeptidy, tedy biomolekuly, které obsahují lipid navázaný na peptid. Některé z těchto látek se používají jako antibiotika, některé mají silnou protihoubovou nebo třeba hemolytickou aktivitu. Sinice obsahují například cyklické lipopeptidy puwainafyciny nebo jim blízce podobné minutissamidy, které mají cytotoxické účinky. Oba dva tyto typy lipopeptidů přitom u různých sinic vykazují velkou strukturální variabilitu.

Jan Mareš z Centra Algatech v Třeboni, Biologického centra AV ČR a Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity se svými spolupracovníky nedávno objevil a popsal skupiny genů pro biosyntézu puwainafycinů a minutissamidů, a také jejich strukturní varianty u šesti různých kmenů sinic. Porovnání jednotlivých shluků genů pro biosyntézu těchto látek ukázalo, že klíčové enzymy v jejich biosyntéze mají společný původ.

Badatelé ale rovněž překvapivě zjistili, že v těchto skupinách genů pro biosyntézu puwainafycinů a minutissamidů jsou zabudovány dva alternativní mechanismy pro start biosyntézy zmíněných cyklických lipopetidů. Další výzkum ukázal, že využívání těchto dvou alternativních zahájení biosyntézy vede k lipopetidům, které se odlišují délkou molekuly a obsahem aminokyselin. Analýzy lipopeptidů u zkoumaných kmenů sinic prozradily, že nevykazují žádnou významnou antibakteriální aktivitu, a že pouze jedna z těchto variant, puwainafycin F, je středně účinná proti kvasinkám. To je v souladu s výsledky dřívějších výzkumů, podle nichž jsou cyklické lipopeptidy puwainafyciny a minutissamidy účinné především proti plazmatickým membránám eukaryotních buněk. Závěry tohoto výzkumu by se mohly uplatnit v praktické aplikace látek obsažených v sinicích, a také v toxikologii.

Mareš, J., Hájek, J., Urajová, P., Kust, A., Jokela, J., Saurav, K., Galica, T., Čapková, K., Mattila, A., Haapaniemi, E., Permi, P., Mysterud, I., Skulberg, O. M., Karlsen, J., Fewer, D. P., Sivonen, K., Tonnesen, H. H., Hrouzek, P. 2019. Alternative Biosynthetic Starter Units Enhance the Structural Diversity of Cyanobacterial Lipopeptides. Applied & Environmental Microbiology 85: UNSP e02675–18.

 Kontakt: RNDr. Jan Mareš, Ph.D. (jan.mares at centrum.cz)


O přírodovědě.cz

Edukačně-popularizační portál Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích určený pro středoškoláky, jejich vyučující, ale i veřejnost. Představujeme zde naše aktivity, výzkumy a objevy.