Secondary metabolism and its regulation in Streptomyces ambofaciens and Streptomyces lividans : new biosynthetic pathways

• Auteur / Autrice : Šárka Nezbedová
• Direction : Jean-Luc Pernodet, Jaroslav Weiser
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11 en cotutelle avec Univerzita Karlova (Prague)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique bactérienne

Métabolisme secondaire

Streptomyces

Mots clés libres

Gène cryptique

Régulation

DasR

Sco 6008

Résumé

Le travail que j’ai réalisé porte sur le métabolisme secondaire et sa régulation chez Streptomyces ambofaciens et Streptomyces lividans, avec un intérêt particulier pour la caractérisation de nouvelles voies de biosynthèse de métabolites secondaires. Le séquençage des génomes bactériens a révélé la présence de nombreux groupes de gènes potentiellement capables de diriger la biosynthèse métabolites secondaires. Le nombre de ces groupes de gènes, et donc le nombre de métabolites secondaires potentiels, dépasse largement le nombre de métabolites secondaires connus pour être produits par les souches étudiées. Ces groupes de gènes sont appelés cryptiques car on ne sait pas s’ils sont exprimés et aucun métabolite ne leur est associé. Les conditions d'expression de certains de ces groupes de gènes cryptiques ont pu être trouvées, ce qui a conduit à la biosynthèse de métabolites secondaires nouveaux et présentant des activités biologiques intéressantes. Par conséquent, ces groupes de gènes cryptiques sont considérés comme un réservoir prometteur pour la découverte de nouvelles molécules bioactives. En utilisant différentes approches, j'ai étudié les groupes de gènes cryptiques de S. Ambofaciens. Dans la deuxième partie de ce travail, je me suis intéressée à des régulateurs susceptibles d’agir sur la biosynthèse des métabolites secondaires avec l’objectif de pouvoir manipuler ces voies de régulations pour activer l'expression de gènes cryptiques. La troisième partie de ce travail a porté sur l'effet de l'inactivation du gène ppk, codant la polyphosphate kinase, sur la production de métabolites secondaires et sur le profil global d'expression de protéines chez S. Lividans.

The presented work is focused on secondary metabolism and its regulation in Streptomyces ambofaciens and Streptomyces lividans with special interest in new biosynthetic pathways. The sequencing of bacterial and fungal genomes revealed that the number of their secondary metabolite biosynthetic gene clusters greatly exceeds the number of produced secondary metabolites. Further studies showed that at least some of the newly discovered clusters, called cryptic since no product had been associated to them, were expressed in certain conditions and that they directed the biosynthesis of exploitable secondary metabolites. Therefore, these cryptic clusters have been considered as one of the promising reservoirs of new bioactive molecules. Using different approaches I studied the cryptic secondary metabolite biosynthetic gene clusters of Streptomyces ambofaciens, a strain exploited industrially for the production of the antibiotic spiramycin. In the second part of this work, I was interested in the regulation of secondary metabolite biosynthesis and in manipulating regulatory proteins in order to activate the expression of cryptic clusters. The third part of this work studied the effect of the inactivation of the ppk gene, encoding the enzyme polyphosphate kinase, on the production of secondary metabolites and on the whole protein expression pattern in Streptomyces lividans.