Caractérisation des polycétones synthases intervenant dans la biosynthèse d’ochratoxine A, d’acide pénicillique, d’asperlactone et d’isoasperlactone chez aspergillus westerdijkiae

par Nafees Bacha

Thèse de doctorat en Microbiologie et biocatalyse industrielles

Sous la direction de Ahmed Lebrihi et de Florence Mathieu.

Soutenue le 15-09-2009

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    Aspergillus westerdijkiaem qui est récemment démembré d'A. ochraceus est un producteur principal de plusieurs composés de type polycétone d'importance économique. Ces composés incluent l’ochratoxin A, mellein, l'acide penicillique, asperlactone et l’isoasperlactone et quelques intermédiaires comme l'acide 6- methylsalicylique et l’acide orsellinique. La biosynthèse de ces métabolites est catalysée par un groupe d'enzymes connues comme la polycétone synthases (PKSs). Ce travail a été visé pour cloner et a caractérisé fonctionnellement les différentes genes des PKS i.e. aoks1, aolc35-12 et aomsas, et de genes de polyketide synthases-non ribosomal peptide synthase (PKS-NRPS) i.e. aolc35-6, chez A. westerdijkiae. Ces gènes ont été inactivés par l'insertion du gène d’hygromycine B phosphotransferase d’Escherichia coli dans le génome d'A. westerdijkiae, pour obtenir les mutantes ao?ks1, ao?lc35-12, ao?msas et ao?lc35-6. Les mutants ao?ks1 et ao?lc35-12 ont été trouvés déficients dans la biosynthèse d’ochratoxin A, mais produisaient encore mellein. À notre connaissance, c’est la première fois que nous avons caractérisé les gènes impliquées dans la biosynthèse d’OTA, sachant que mellein, qui était proposé dans la littérature comme un intermédiaire, joue a cune role dans la biosynthesis de l'OTA. Ensuite le mutant ao?msas n'a pas seulement perdu la capacité de produire isoasperlactone et asperlactone, mais aussi il ne produit pas l’intermédiaire acide 6-methylsalicylique. Basé sur les expériences de la caractérisation génétique et de complémentation chimiques, nous avons proposé un shéma hypothétique de la biosynthèse d’asperlactone et isoasperlactone dans lequel l'acide 6-methylsalicylique, diepoxide et aspyrone jouent le rôle d’intermédiaires. La techniques de gène knock-out et de la reverse transcription PCR (RT-PCR) ont montré que seulle gène de type PKS-NRPS « aolc35-6 » identifié chez A. westerdijkiae codant pour un intermédiaire inconnu(s) qui pourrait inciter l'expression de gène aomsas et un gène impliqué dans la biosynthèse d'acide orsellinique et d'acide penicillique.

  • Titre traduit

    Caracterization of the polyketide synthases involved in biosynthesis of ochratoxin A, penicillic acid, asperlactone and isoasperlactone in aspergillus westerdijkiae (a molecular approach)


  • Résumé

    Aspergillus westerdijkiaem which is recently dismembered from A. ochraceusm is the principal producer of several economically important polyketide metabolites. These metabolites include ochratoxin A, mellein, penicillic acid, asperlactone and isoasperlactone and some intermediates like orsellinic acid and 6-methylsalicylic acid. The biosynthesis of these metabolites is catalyzed by a group of enzymes known as polyketide synthases (PKSs). This work was aimed to clone and functionally characterized various PKS i.e. aoks1, aolc35-12 and aomsas, and polyketide synthasesnon ribosomal peptide synthase (PKS-NRPS) genes i.e. aolc35-6, in A. westerdijkiae. These genes were inactivated by the insertion of Escherichia coli hygromycin B phosphotransferase gene in the genome of A. westerdijkiae to obtain ao?ks1, ao?lc35-12, ao?msas and ao?lc35-6 mutants. ao?ks1, ao?lc35-12 mutants were found deficient in ochratoxin A biosynthesis but are still producing mellein. To our knowledge, we for the first time characterized a gene involved in OTA biosynthesis, with the information about mellein which was proposed in the literature to be an intermediate OTA. Further ao?msas mutant not only lost the capacity to produce isoasperlactone and asperlactone but also the intermediate nature product 6-methylsalicylic acid. Based on the genetic characterization and chemical complementation experiments, we have proposed a hypothetical pathway mentioning that 6-methylsalicylic acid, diepoxid and aspyrone are intermediates of isoasperlactone and asperlactone. Gene knockout technique and reverse transcription PCR (RT-PCR) shown that the only PKS-NRPS gene aolc35-6 so far identified in A. westerdijkiae encoding certain unknown intermediate(s) which induces the expression of aomsas gene and a gene involved in the biosynthesis of orsellinic acid and penicillic acid.


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