Etablierung eines funktionalen (Meta-)Genomansatzes zur Identifizierung von Klonen mit antibakterieller Aktivität
Lade...
Datum
Autor:innen
Betreuer/Gutachter
Weitere Beteiligte
Beteiligte Institutionen
Herausgeber
Zeitschriftentitel
ISSN der Zeitschrift
Bandtitel
Verlag
Lizenz
Zitierlink
Zusammenfassung
Die Entwicklung von multiresistenten Bakterien als Auslöser von Infektionskrankheiten, die nicht mehr durch Antibiotika behandelbar sind, nimmt stetig zu. Eine weitere Problematik besteht darin, neue Antibiotika zu identifizieren wie zum Beispiel aus Bakterien, weil diese oft unter Standard-Laborbedingungen nicht kultivierbar sind und somit den klassischen Methoden zur Identifizierung von Wirkstoffen nicht zur Verfügung stehen. Daher sind neue Ansätze gefragt um dieses Problem zu lösen. Diese Forschungsarbeit setzt mit einem kombinierten Ansatz aus bioinformatischer Identifizierung von Biosynthese-Genclustern mit Bezug zu Antibiotika, aus sequenzierten bakteriellen Genomen sowie der Erstellung von Klonen als kulturunabhängige Methode an dieser Schlüsselstelle an. Zunächst wurden bioinformatisch, unerforschte Phyla in Bezug auf die Antibiotika-Forschung untersucht, um gezielter Stämme als Wirkstoffproduzenten zu identifizieren. Diese Analyse umfasste in der Summe 361 Stämme der Phyla Acidobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi sowie des Superphylums Planctomycetes, Verrucomicrobia und Chlamydieae. Mit einem statistischen Ansatz wurden Stämme untersucht und festgestellt, dass 80 % aller Acidobakterien eine überdurchschnittliche Gencluster-Dichte aufweisen, von denen ein Großteil relevante Gencluster für eine potentielle Antibiotika-Biosynthese aufzeigen. Dieses Ergebnis wird durch die Identifizierung zahlreicher Resistenzgene unterstützt. Darauf aufbauend wurde das Acidobakterium Terracidiphilus sp. S55 für die Erstellung einer Klonbibliothek ausgewählt. Als zweiter Stamm dieses Phylums wurde Acidicapsa borealis untersucht. Das Genom wurde sequenziert-, durch eine Hybridassemblierung vollständig geschlossen und annotiert. Desweiteren wurden auch in diesem Stamm überdurchschnittlich vieleGencluster identifiziert. Die Etablierung eines kultur-unabhängigen Ansatzes umfasste die Gewinnung von Bakterien aus dem Termitennest von Coptotermis niger, welche zusätzlich taxonomisch klassifiziert wurden. Aus diesem metagenomischen Ansatz wurden 80 Klone für eine weiterführende Untersuchungen erstellt. In der Summe dieser Forschungsarbeit sind 960 Klone aus zwei unterschiedlichen Ressourcen weiter untersucht worden. Dies umfasste eine PCR-basierte Detektion von Adenyldomänen innerhalb des Gencluster-Typs für nicht-ribosomale Peptidsynthasen und zwei direkte Untersuchungsverfahren auf antibakerielle Aktivität. Dadurch konnten neun Klone mit antibakterieller Aktivität identifiziert werden, welche aus der genomischen DNS von Acidicapsa borealis stammen. Extrakte aktiver Klone wurden im weiteren Verlauf analytisch durch UHPLC-MS/MS untersucht, um Produkte zu identifizieren. Im Extrakt des Klons JF 7 C3 wurden die Tripeptide Valylprolylleucin und Isoleucylprolylisoleucin als heterolog exprimierte Produkte identifiziert. Die Etablierung dieses kultur-unabhängigen Ansatzes aus priorisierten Stämmen der Acidobakterien wurde in dieser Forschungsarbeit erfolgreich realisiert und stellt eine Grundlage für weitere funktionale (Meta-)Genomansätze zur Wirkstoffsuche dar.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
pdf-Datei = Textteil py-Dateien = Programmdateien csv-Dateien = Tabellen