Polifosfat kinaz (PPK) yoksunluğunun Streptomyces coelicolor'da antibiyotik biyosentezine etkisi

Abstract

Bütün canlılarda bulunan Polifosfat (poliP), yüzlerce fosfat molekülünün yüksek enerjili anhidrid bağlarıyla birleşmesinden meydana gelen bir polimerdir. ?PoliP kinaz? enzimi (PPK) tarafından sentezlenen PoliP, önemli bir enerji deposu olup bazı kinazlar tarafından ATP yerine kullanılabilmekte ve adenilat kinazlar yardımıyla da NTP'lerin yapımında kullanılmaktadır. Aynı zamanda bu polimer, hücrelerin fiziksel ve kimyasal streslere karşı direnç göstermesinde de rol oynar.Streptomycete'ler, çok sayıda biyoaktif metabolit sentezleme kapasitesine sahip biyoteknolojik açıdan önemli mikroorganizmalardır. Streptomyces'lerin poliP metabolizması ve bu polimerin antibiyotik üretimiyle bağlantısı konusunda ilk çalışma 2002'de Chouayekh ve Virolle tarafından yapılmış ve Streptomyces lividans ppk geninin antibiyotik biyosentezini negatif yönde etkilediği gösterilmiştir. Bu negatif etkinin bütün Streptomyces türleri için geçerli olup olmadığı bilinmemektedir. Bu konuya açıklık getirilmesi amacıyla, bu çalışmada, Streptomyces coelicolor'ın ppk geni bloke edilerek bu mutasyonun antibiyotik üretimine etkisi incelenmiştir. Bu çalışmanın sonuçlarına göre, S. lividans'da antibiyotik biyosentezine negatif etkisi bulunan ppk geninin, S. coelicolor türü için de aynı baskılayıcı etkiyi gösterdiği bulunmuştur.S. coelicolor ?ppk suşta undesilprodigiosin üretimi yaban suş ile aynıyken aktinorhodin üretimi yaban suşa göre 120. saatte yaklaşık 5 kat artmıştır. Mutant suşun, yalnızca antibiyotik içeren zengin besiyerinde üreyebildiği ve etkin spor oluşturamadığı görülmüştür. Yaban ve ?ppk suşlarının, oksidatif strese hassasiyetleri karşılaştırıldığında, sadece mutant suşun H2O2'ye hassasiyet gösterdiği bulunmuştur. ?ppk suştaki mutasyonun komplementasyonu pHZ1351+ppk plazmidi ile gerçekleştirilmiştir.Polyphosphate (polyP), which is found in every living cell, is a linear polymer consisting of tens to hundreds of phosphate molecules joined together by high-energy anhydride bonds. Polyphosphate, which is synthesized by the enzyme polyP kinase, is not only an important energy store but also used as ATP substitutes and it serves as phosphate donor to regenerate NTP in association with the adenylate kinases. Moreover, this polymer has been shown to have a crucial role in the regulation of adaptive responses of cells to physical and chemical stresses.Streptomycetes are biotechnologically important bacteria and they are well known for their ability to produce a wide variety of bioactive compounds. The relationship between polyP metabolism and antibiotic biosynthesis in Streptomycetes has been shown by Chouayekh and Virolle (2002). They have reported that ppk gene has a negative effect on antibiotic biosynthesis in Streptomyces lividans. It is not known whether this negative effect is also valid for other Streptomyces. In order to clarify this point, ppk gene of Streptomyces coelicolor has been disrupted and the effect of this mutation on antibiotic biosynthesis was investigated. According to the results of this work, ppk gene, which has a negative effect on antibiotic biosynthesis in S. lividans, has the same repressing effect in S. coelicolor.Although undecylprodigiosin production by S. coelicolor ?ppk strain is same, actinorhodin production increased about 5 times at 120. hour compared to wild type. Mutant strain grow only on antibiotic containing rich medium and not sporulate effectively. When oxidative stress sensitivity of wild type and ?ppk strains were compared, it was found that only mutant strain was sensitive to H2O2. The complementation of mutation in ?ppk strain has been done by pHZ1351+ppk plasmid.