Study on the regulation and biosynthesis of fengycin and plipastatin produced by Bacillus subtilis

par Walaa Hussein Amin Mohamed Abdelwahed

Thèse de doctorat en Ingénierie des fonctions biologiques

Sous la direction de Philippe Jacques et de Iordan Nikov.

  • Titre traduit

    Étude de la régulation et de la biosynthèse des fengycines et plipastatines produites par Bacillus subtilis


  • Résumé

    Dans cette étude, 36 génomes de souches de Bacillus publiés ont été analysés ; neuf d’entre eux ne portent pas de gènes ou opérons codant pour une synthèse de peptides par la voie non ribosomiale (NRPS). Chez les 18 souches restantes ont été détectées l’existence de gènes/opérons codant pour des molécules de type NRP nouvelles et des molécules issues d’une synthèse hybride NRPS/PKS (Polycétide synthases). L’analyse des opérons impliqués dans la synthèse des fengycines et plipastatines chez la souche de laboratoire B. subtilis 168, B. subtilis F29-3 et B. amyloliquefaciens FZB42, a montré des homologies élevées entre ces opérons et des grandes similitudes entre ces molécules de type NRP. De plus, l’importance du séquençage du génome de la souche de B. subtilis S499 a été soulevée. L’obtention d’un mutant mono-producteur de plipastatine, dérivé de B. subtilis 168, par le remplacement du promoteur natif Ppps par un promoteur constitutif PrepU associé à un gène de résistance à la néomycine (neo), n’a pas abouti. Par contre, l’inactivation de l’expression de l’opéron plipastatine chez le mutant BBG111, constitutif pour la synthèse de surfactine, par cette cassette PrepU-neo située en sens inverse de la transcription de l’opéron pps, a conduit à l’isolement du dérivé BBG140 montrant une production accrue de surfactine par rapport à la souche parentale. Les promoteurs Ppps (B. subtilis 168) et Pfen (B. subtilis BBG21) ont été clonés dans le vecteur d’expression pDG1661, portant la cassette lacZ, et intégrés dans le chromosome de la souche 168. L’expression et la régulation en différentes conditions de croissance de ces promoteurs Ppps et Pfen, comparées à celles du promoteur PsrfA de B. subtilis 168, ont été étudiées dans les mutants dérivés respectifs BBG142, BBG139 et BBG127.


  • Résumé

    In this study, 36 Bacillus strain genomes were analyzed; nine of them have no NRPS molecules while the detection of one NRPS molecule ‘Bacillibactin siderophore’ was showed for another nine strains. The other 18 strains showed the presence of 17 other new NRPS and NRPS-PKS hybrid molecules. The analysis of plipastatin or fengycin operons sequences of Bs F29-3, Bs 168 and B. amyloliqufaciens FZB42 were studied, which refer to the similarity of these molecules and clarified the importance of sequencing the Bs S499 fengycin operon which have a fengycin molecule cannot be correlated with the structure of the synthetases described in other fengycin- or plipastatin-producing strains interesting to come over the difficulty of the differentiation between fengycin and plipastatin. The obtaining of plipastatin mono-producer derivative from Bs 168 by the replacement of the plipastatin native promoter by a constitutive one Prepu was failed. The constructed plasmid with Prepu-neo gene have two types; pBG180 which couldn’t be transformed and pBG180* which has inverted Prepu-neo gene and transformed into BBG111 to obtain BBG140 which showed no plipastatin production and high surfactin production than the mother strain BBG111. The expression and the regulation of Ppps, Pfen and Psrf were studied in Bs 168 derivatives: BBG142, BBG139 and BBG127 respectively.


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