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DE102004027335A1 - Sequences for the synthesis of antibacterial polyketides - Google Patents

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DE102004027335A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft DNA-Sequenzen, die für Polypeptide kodieren, die wiederum an der enzymatischen Biosynthese von Polyketidverbindungen beteiligt sind, sowie die Aminosäure-Sequenzen der Polypeptide. DOLLAR A Weiterhin umfaßt die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen DNA- und Aminosäure-Sequenzen zur kombinatorischen Neusynthese von Polyketiden, die eine verbesserte Stabilität und/oder Wirkung gegenüber phyto-, tier- und/oder humanpathogenen Bakterien aufweisen. DOLLAR A Die Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Biologie, die Medizin und die Pharmazie.The invention relates to DNA sequences encoding polypeptides, which in turn are involved in the enzymatic biosynthesis of polyketide compounds, as well as the amino acid sequences of the polypeptides. DOLLAR A Furthermore, the invention encompasses the use of the DNA and amino acid sequences according to the invention for the combinatorial re-synthesis of polyketides which have improved stability and / or action against phyto-, animal- and / or human-pathogenic bacteria. DOLLAR A The fields of application of the invention are biology, medicine and pharmacy.

Description

Die Erfindung betrifft DNA-Sequenzen, die für Polypeptide kodieren, die wiederum an der enzymatischen Biosynthese von Polyketidverbindungen beteiligt sind sowie die Aminosäure-Sequenzen der Polypeptide.The This invention relates to DNA sequences encoding polypeptides which turn to the enzymatic biosynthesis of Polyketidverbindungen involved as well as the amino acid sequences the polypeptides.

Weiterhin betrifft die Erfindung die erstmalige Beschreibung von Synthesewegen für die Herstellung von Polyketidantibiotika aus Bacillus amyloliquefaciens FZB42. Dabei weist mindestens ein Polyketidantibiotikum eine spezifische Wirkung gegen Bakterien, vorzugsweise Gram-positive Bakterien auf, besitzt jedoch keine Hemmwirkung gegen eukaryotische Organismen.Farther The invention relates to the first-time description of synthetic routes for the Production of polyketide antibiotics from Bacillus amyloliquefaciens FZB42. At least one polyketide antibiotic has a specific one Action against bacteria, preferably Gram-positive bacteria, however, has no inhibitory activity against eukaryotic organisms.

Die Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Biologie, die Medizin und die Pharmazie.The Fields of application of the invention are biology, medicine and the pharmacy.

Das sporenbildende Gram-positive Bakterium Bacillus amyloliquefaciens FZB42 fördert das Pflanzenwachstum und unterdrückt das Wachstum phytopathogener Mikroorganismen im Bereich der pflanzlichen Wurzelzone (Idriss et al. 2002. Microbiology 148: 2097-2109).The spore-forming Gram-positive bacterium Bacillus amyloliquefaciens FZB42 promotes plant growth and suppressed the growth of phytopathogenic microorganisms in the area of the plant root zone (Idriss et al., 2002. Microbiology 148: 2097-2109).

Die Suppression des phytopathogenen Pilzes Fusarium oxysporum wird durch die kombinierte Wirkung der cyclischen Lipopeptide BacillomycinD und Fengycin verursacht. Die Sequenz für das BacillomycinD Operon weist auf das Vorhandensein von drei modularen Peptidsynthetasen BmyA, B und C in FZB42 hin (Borriss et al. Anmeldung Deutsches Patent- und Markenamt C12N 15/52- Akz. 10326394.2).The Suppression of the phytopathogenic fungus Fusarium oxysporum is caused by the combined action of the cyclic lipopeptides BacillomycinD and fengycin causes. The sequence for the Bacillomycin D operon indicates the presence of three modular peptide synthetases BmyA, B and C in FZB42 (Borriss et al. and Trademark Office C12N 15 / 52- Acc. 10326394.2).

Durch Inaktivierung des BmyA kodierenden Gens wurde nicht nur die BacillomycinD Synthese sondern auch die antifungale Wirkung von FZB42 auf Fusarium oxysporum eliminiert. Dagegen blieb die antibakterielle Wirkung von Kulturfiltraten der FZB42-Mutanten auf Gram-negative und Gram-positive Bakterien bestehen. (Koumoutsi et al. 2004, J.Bacteriol. 186, 1084-1096).By Inactivation of the BmyA encoding gene was not only the bacillomycin D Synthesis but also the antifungal effect of FZB42 on Fusarium oxysporum eliminated. By contrast, the antibacterial effect remained of culture filtrates of the FZB42 mutants Gram-negative and Gram-positive bacteria. (Koumoutsi et al. 2004, J. Bacteriol. 186, 1084-1096).

Die Ausschaltung der Fengycin- und Surfactinsynthese hatte keinen Einfluss auf die antibakterielle Wirkung von FZB42.The Elimination of fengycin and surfactin synthesis had no effect on the antibacterial effect of FZB42.

Eine antibakterielle Wirkung wurde bereits für verschiedene konjugierte Polyen-Antibiotika der Gattung Bacillus beschrieben (z.B. Zimmermann et al. 1987. J. Antibiotics 40:1677-1681, Patel et al. 1995. J. Antibiotics 48, 997-1003).A antibacterial effect has already been conjugated for various Polyene antibiotics of the genus Bacillus (e.g., Zimmermann et al. Antibiotics 40: 1677-1681, Patel et al. 1995. J. Antibiotics 48, 997-1003).

Gensequenzen, die die Synthese dieser antibakteriellen Wirkstoffe in Bacillus Biokontroll-Stämmen determinieren, sind jedoch nicht bekannt.gene sequences, the synthesis of these antibacterial agents in Bacillus Determine biocontrol strains but are not known.

Das verstärkte Auftreten von Antibiotika-resistenten pathogenen Mikroorganismen hat zu einer intensiven Suche nach neuen wirksamen antibakteriellen und antifungalen Verbindungen geführt. Von mindestens ebenso großer Bedeutung ist die Suche nach antiviralen Verbindungen.The increased Occurrence of antibiotic-resistant pathogenic microorganisms has become an intense search for new effective antibacterial and antifungal compounds. At least as well greater Meaning is the search for antiviral compounds.

Dabei wird die Entdeckung neuer geeigneter Naturstoffe immer schwieriger. Neben dem Screening von natürlichen Produzentenstämmen verspricht die kombinatorische Biosynthese eine effiziente Alternative für die Entwicklung neuer wirksamer Medikamente zu werden.there the discovery of new natural products is becoming increasingly difficult. In addition to the screening of natural producer strains Combinatorial biosynthesis promises an efficient alternative for development to become a new effective medication.

Polyketide und nichtribosomale Peptide sind zwei große Naturstoff-Familien, die zahlreiche klinisch bedeutsame Verbindungen beinhalten, z.B. antimikrobielle Verbindungen (Penicillin, Bacitracin, Erythromycin, Oleandomycin, Tylosin und Vancomycin), Immunsuppressiva (Cyclosporin, FK506 und Rapamycin) und Antitumorverbindungen (Doxorubicin, Bleomycin und Epothilone).polyketides and nonribosomal peptides are two major natural product families that many clinically important compounds, e.g. antimicrobial Compounds (penicillin, bacitracin, erythromycin, oleandomycin, Tylosin and vancomycin), immunosuppressants (cyclosporine, FK506 and Rapamycin) and antitumor compounds (doxorubicin, bleomycin and Epothilones).

Polyketide sind eine Klasse von Sekundärmetaboliten mit bemerkenswerter Vielfalt in Struktur und Funktion, die sowohl antimikrobielle als auch antivirale und antiparasitische Eigenschaften aufweisen können.polyketides are a class of secondary metabolites with remarkable diversity in structure and function, both antimicrobial as well as antiviral and antiparasitic properties can have.

Ihr weites Aktivitätsspektrum macht sie zu einer der am meisten gesuchten Molekülgruppe in biologischen Screens. Z.B. ist das Polyketid Mupirocin für die Biokontroll-Funktion des Gram-negativen Bakteriums Pseudomonas fluorescens verantwortlich (El-Sayed et al. 2004. Chemistry & Biology 1:419-430).you wide spectrum of activity makes it one of the most sought-after molecular group in biological screens. For example, is the polyketide mupirocin for the biocontrol function the Gram-negative bacterium Pseudomonas fluorescens (El-Sayed et al., 2004. Chemistry & Biology 1: 419-430).

Das Polyketid Bacillaen, das in bisher unbekannter Weise in einigen Bacillus subtilis Stämmen produziert wird, ist als Inhibitor der prokaryotischen Proteinsynthese bekannt und weist ein Molekulargewicht von 580 und eine empirisch ermittelte Summenformel von C35H4807 auf. Im Agar-Diffusionstest ist Bacillaen gegen eine Vielzahl von Bakterien, nicht aber gegenüber eukaryotischen Organismen aktiv (Patel et al. 1995.Journal of Antibiotics 48, 997-1003).The polyketide Bacillaen, produced in unknown ways in some Bacillus subtilis strains is known as an inhibitor of prokaryotic protein synthesis and has a molecular weight of 580 and an empirically determined empirical formula of C35H4807. In the agar diffusion assay, bacillaen is active against a variety of bacteria but not against eukaryotic organisms (Patel et al., 1995. Journal of Antibiotics 48, 997-1003).

Durch Anwendung der „Suppression Subtractive Hybridization" (SSH) Methode wurden in FZB42 drei Gencluster identifiziert, die Homologie zu Polyketid-Synthasen aufwiesen (Koumoutsi et al. 2004. J.Bacteriol. 186). Eine Bestimmung der kompletten DNA Sequenzen sowie der translatierten Proteine erfolgte jedoch nicht. Ein Nachweis der Synthese von Polyketiden in Bacillus amyloliquefaciens bzw. einer damit verbundenen antibiotischen Aktivität wurde nicht durchgeführt. Es erfolgte keine Zuordnung der Polyketid-Synthase-Gencluster zur Synthese eines Polyketids.By Application of the "suppression Subtractive Hybridization "(SSH) Method, three gene clusters were identified in FZB42, homology to polyketide synthases (Koumoutsi et al., 2004. J.Bacteriol., 186). A determination of the complete DNA sequences as well as the translated However, proteins did not occur. A proof of the synthesis of polyketides in Bacillus amyloliquefaciens or an associated antibiotic activity was not accomplished. There was no assignment of the polyketide synthase gene cluster to Synthesis of a polyketide.

Die meisten Entwicklungen der kombinatorischen Biosynthese basieren auf Verbindungen, die durch modulare Polyketidsynthasen (PKSs) synthetisiert werden. Daneben werden auch nichtribosomalen Peptidsynthasen (NRPSs) und PKSs für die Synthese aromatischer Polyketide und für die kombinatorische Biosynthese eingesetzt.The Most developments of combinatorial biosynthesis are based to compounds synthesized by modular polyketide synthases (PKSs) become. In addition, non-ribosomal peptide synthases (NRPSs) are also and PKSs for the synthesis of aromatic polyketides and combinatorial biosynthesis used.

Kombinatorische Biosynthese beruht auf der genetischen Manipulation von Biosynthesewegen „klassischer" Antibiotika (z.B. von Lipopeptiden), die durch Polyketidsynthasen (PKS) bzw. nichtribosomalen Peptidsynthasen (NRPSs) synthetisiert werden.Combinatorial Biosynthesis is based on the genetic manipulation of biosynthetic pathways of "classical" antibiotics (e.g. of lipopeptides) produced by polyketide synthases (PKSs) and nonribosomal ones, respectively Peptide synthases (NRPSs) are synthesized.

Modulare PKSs und NRPSs sind polyfunktionelle „Megasynthasen", die in repetitiven Einheiten oder „Modulen" organisiert sind. Jedes Modul ist für einen diskreten Schritt der Polyketid- oder Polypeptidkettenverlängerung verantwortlich.modular PKSs and NRPSs are polyfunctional "megasynthases" that are involved in repetitive Units or "modules" are organized. Each module is for a discrete step of polyketide or polypeptide chain extension responsible.

Da jedes Modul die funktionellen Domänen für die Erkennung, Aktivierung und Kondensation einer Substrataminosäure einschließlich der Stereospezifität determiniert, ist es möglich, neue Verbindungen durch Manipulation der Domänen oder Module zu synthetisieren.There Each module contains the functional domains for recognition, activation and condensation of a substrate amino acid including stereospecificity determined, it is possible synthesize new connections by manipulating the domains or modules.

Da die Strukturen von Polyketiden sehr komplex und reich an Stereozentren sind, erlaubt diese Technik die Manipulation von Verbindungen, die durch Anwendung konventioneller, chemischer Methoden schwer zu erhalten sind (E. Rodriguez and R. Daniel. 2001. Combinatorial biosynthesis of antimicrobials and other natural products. Current Opinion in Microbiology 4: 526-534).There the structures of polyketides are very complex and rich in stereocenters are, this technique allows the manipulation of compounds that difficult to obtain using conventional chemical methods are (E. Rodriguez and R. Daniel 2001. Combinatorial biosynthesis of antimicrobials and other natural products. Current Opinion in Microbiology 4: 526-534).

Voraussetzung für die Anwendung der kombinatorischen Neusynthese ist die Kenntnis der Gensequenzen, die für die erforderlichen PKSs und NRPSs kodieren und eines Wirtsstammes, der die stabile Expression großer heterologer DNA-Bereiche erlaubt.requirement for the Application of combinatorial resynthesis is the knowledge of Gene sequences for encode the required PKSs and NRPSs and a host strain, the stable expression of large heterologous DNA regions allowed.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Identifizierung und Charakterisierung von Genclustern im Genom des Bakteriums Bacillus amyloliquefaciens FZB42, die für die Synthese von Polyketiden verantwortlich sind sowie die Identifizierung von Synthesewegen für Polyketidantibiotika. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war die Identifizierung von Polyketidantibiotika, die auf diesen Synthesewegen hergestellt werden.The Object of the present invention was the identification and characterization of gene clusters in the genome of the bacterium Bacillus amyloliquefaciens FZB42, which for the synthesis of polyketides are responsible as well as the identification of synthetic routes for Polyketide antibiotics. Another object of the invention was the Identification of polyketide antibiotics based on these synthetic routes getting produced.

Die Erfindung wird gemäß den Ansprüchen realisiert.The Invention is realized according to the claims.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind DNA-Sequenzen, die für Polypeptide kodieren, die wiederum an der enzymatischen Biosynthese von Polyketidverbindungen beteiligt sind sowie die Aminosäure-Sequenzen der Polypeptide.object of the present invention are DNA sequences encoding polypeptides which, in turn, participate in the enzymatic biosynthesis of polyketide compounds involved as well as the amino acid sequences the polypeptides.

Weiterhin betrifft die Erfindung die Beschreibung von Synthesewegen für die Herstellung von Polyketidantibiotika aus Bacillus amyloliquefaciens FZB42. Dabei weist mindestens ein Polyketidantibiotikum eine spezifische Wirkung gegen Bakterien, vorzugsweise Gram-positive Bakterien auf, besitzt jedoch keine Hemmwirkung gegen eukaryotische Organismen.Farther the invention relates to the description of synthesis routes for the preparation of polyketide antibiotics from Bacillus amyloliquefaciens FZB42. there At least one polyketide antibiotic has a specific effect against bacteria, preferably Gram-positive bacteria but no inhibition against eukaryotic organisms.

In dem Stamm FZB42 wurden drei Gencluster für die Synthese von Polyketiden identifiziert und durch Sequenzanalyse vollständig charakterisiert.In the tribe FZB42 were three gene clusters for the synthesis of polyketides identified and fully characterized by sequence analysis.

Im Genom des Bakteriums Bacillus amyloliquefaciens (Stamm FZB42) konnten überraschenderweise die DNA-Sequenzen mit den SEQ-ID NO: 1, 2 und 3 identifiziert und charakterisiert werden. Die DNA-Sequenzen kodieren für Polypeptide, die wiederum an der enzymatischen Biosynthese von Polyketidverbindungen mit antibakterieller Wirkung beteiligt sind.in the Genome of the bacterium Bacillus amyloliquefaciens (strain FZB42) could surprisingly the DNA sequences having SEQ ID NO: 1, 2 and 3 identified and characterized become. The DNA sequences encode polypeptides, which in turn on the enzymatic biosynthesis of polyketide compounds with antibacterial Effect are involved.

Umfangreiche Untersuchungen ergaben, dass die Expressionsprodukte der Sequenz mit der SEQ-ID NO: 1 die enzymatische Biosynthese des antibakteriellen Polyketids Bacillaen bewirken. Die Expressionsprodukte der Sequenz mit der SEQ-ID NO: 2 bewirken die enzymatische Biosynthese der antibakteriellen Polyketide Difficidin und/oder Oxydifficidin und die Expressionsprodukte der Sequenz mit der SEQ-ID NO: 3 sind für die Synthese eines bisher nicht bekannten antibakteriellen Polyketids verantwortlich.extensive Investigations revealed that the expression products of the sequence with the SEQ ID NO: 1 the enzymatic biosynthesis of the antibacterial Polyketides cause bacilli. The expression products of the sequence with the SEQ ID NO: 2 cause the enzymatic biosynthesis of antibacterial Polyketides difficidin and / or oxydifficidin and the expression products the sequence of SEQ ID NO: 3 are for the synthesis of a hitherto unknown antibacterial polyketide responsible.

Die Erfindung umfaßt darüber hinaus DNA-Sequenzen ausgewählt aus:

  • a) DNA-Sequenzen gemäß den SEQ-ID NO: 1, 2 oder 3 oder deren komplementären Strängen;
  • b) DNA-Sequenzen, die unter stringenten Bedingungen an die unter a) genannten Sequenzen oder an Fragmente davon hybridisieren;
  • c) alle Variationen und durch Substitution, Insertion oder Deletion entstandenen Mutanten der unter a) und b) definierten DNA-Sequenzen, die isofunktionelle Expressionsprodukte ergeben,
sowie rekombinante Expressionsvektoren umfassend mindestens eine unter a) bis c) definierte DNA-Sequenz.The invention further includes DNA sequences selected from:
  • a) DNA sequences according to SEQ ID NO: 1, 2 or 3 or their complementary strands;
  • b) DNA sequences which hybridize under stringent conditions to the sequences mentioned under a) or to fragments thereof;
  • c) all variations and mutants resulting from substitution, insertion or deletion of the DNA sequences defined under a) and b) which give isofunctional expression products,
as well as recombinant expression vectors comprising at least one DNA sequence defined under a) to c).

Gegenstand der Erfindung sind auch prokaryotische oder eukaryotische Zellen, die mit mindestens einer unter a) bis c) definierten DNA-Sequenz oder mit mindestens einem rekombinanten Expressionsvektor transformiert oder tranfiziert sind sowie Verfahren zur enzymatischen Biosynthese von Polyketidverbindungen mit antibakterieller Wirkung.object the invention are also prokaryotic or eukaryotic cells, those having at least one DNA sequence defined under a) to c) or transformed with at least one recombinant expression vector or transfected as well as methods for enzymatic biosynthesis of polyketide compounds having antibacterial activity.

Die Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass Zellen mit mindestens einer unter a) bis c) definierten DNA-Sequenz oder mit mindestens einem rekombinanten Expressionsvektor transformiert oder tranfiziert werden, die Zellen in einem geeigneten Kulturmedium kultiviert werden und die Polyketidverbindung aus dem Kulturüberstand isoliert wird.The Methods are characterized in that cells with at least a defined under a) to c) DNA sequence or at least be transformed or transfected into a recombinant expression vector, the cells are cultured in a suitable culture medium and the polyketide compound is isolated from the culture supernatant.

Mit diesem Verfahren können die Polyketide Bacillaen, Difficidin und/oder Oxydifficidin sowie ein bisher nicht charakterisiertes Polyketid mit antibakterieller Wirkung hergestellt werden.With this method can the polyketides bacillaen, difficidin and / or oxydifficidin as well a previously uncharacterized polyketide with antibacterial Effect can be produced.

Weiterhin umfaßt die Erfindung die Verwendung der unter a) bis c) definierten DNA-Sequenzen sowie der erfindungsgemäßen Expressionsvektoren zur kombinatorischen Neusynthese von Polyketiden, die eine verbesserte Stabilität und/oder Wirkung gegenüber phyto-, tier- und/oder humanpathogenen Bakterien aufweisen.Farther comprises the invention the use of the DNA sequences defined under a) to c) and the expression vectors of the invention on the combinatorial re-synthesis of polyketides, which has improved stability and / or effect phyto, animal and / or human pathogenic bacteria.

Die Aminosäure-Sequenzen von Polypeptiden, die an der enzymatischen Biosynthese von Polyketidverbindungen beteiligt sind, umfassend die Sequenzen mit den SEQ-ID NO: 4 bis 42 sowie die Verwendung der Aminosäure-Sequenzen zur kombinatorischen Neusynthese von Polyketiden, die eine verbesserte Stabilität und/oder Wirkung gegenüber phyto-, tier- und/oder humanpathogenen Bakterien aufweisen, sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.The Amino acid sequences of polypeptides involved in the enzymatic biosynthesis of polyketide compounds comprising the sequences having SEQ ID NO: 4 to 42 as well as the use of the amino acid sequences for combinatorial Synthesis of polyketides that provide improved stability and / or Effect over phyto-, animal- and / or human pathogenic bacteria are also the subject of the invention.

Die modularen Anordnung von Typ1-Polyketid-Synthasen erlaubt die gezielte Manipulation der nichtribosomalen Proteinmatrizen und befähigt somit erfindungsgemäß zum rationalen Design neuer Polyketidantibiotika.The modular arrangement of type 1 polyketide synthases allows the targeted Manipulation of nonribosomal protein matrices and thus empowers According to the invention for rational Design of new polyketide antibiotics.

Funktionelle Hybrid-Matrizen können in vitro und in vivo hergestellt werden. Zahlreiche modifizierende Enzyme (z.B. Reduktasen, Dehydratasen, Methyltransferasen) aus einem der drei in FZB42 vorhandenen PKS-Cluster können ebenfalls für die kombinatorische Biosynthese neuer Polyketidwirkstoffe eingesetzt werden.functional Hybrid matrices can be prepared in vitro and in vivo. Numerous modifying enzymes (e.g., reductases, dehydratases, methyltransferases) from any of three PKS clusters in FZB42 can also be used for combinatorial Biosynthesis of new polyketide agents are used.

Weiterhin erlaubt die natürliche Kompetenz für DNA-Aufnahme und Rekombination und die Kenntnis der DNA-Sequenzen bei FZB42 den gezielten Einsatz stärkerer und regulierbarer Promotoren um die Produktausbeute zu steigern.Farther allows the natural Competence for DNA uptake and recombination and knowledge of the DNA sequences at FZB42 the targeted use of stronger and regulatable promoters to increase the product yield.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert und durch Ausführungsbeispiele belegt, ohne dass diese Erläuterungen eine einschränkende Wirkung hätten.The invention will be explained in more detail below and illustrated by embodiments, without the explanations would have a restrictive effect.

Antibakterielle Aktivität von FZB42Antibacterial activity of FZB42

Kulturfiltrate von FZB42 nach 24 h bzw. 48 h Kultur weisen sowohl antibakterielle Aktivität gegenüber den meisten überprüften Bakterien, als auch antifungale Aktivität (Arxula adeninovorans, Saccharomyces cerevisiae) auf. Die höchste Empfindlichkeit wurde bei Gram-positiven Bakterien (Ausnahme Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus) beobachtet. Auch die überprüften Vertreter der α-Proteobakterien wurden durch das Kulturfiltrat von FZB42 deutlich gehemmt. Dagegen waren Vertreter der Enterobakterien und andere Repräsentanten der γ-Proteobakterien relativ unempfindlich (siehe Tabelle 1).Culture filtrates of FZB42 after 24 h or 48 h culture exhibit both antibacterial activity compared to the most checked bacteria, as well as antifungal activity (Arxula adeninovorans, Saccharomyces cerevisiae). The highest sensitivity was in Gram-positive bacteria (except Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus). Also the verified representatives the α-proteobacteria were significantly inhibited by the culture filtrate of FZB42. On the other hand were representatives of enterobacteria and other representatives of γ-proteobacteria relatively insensitive (see Table 1).

Tabelle 1: Hemmung von Mikroorganismen durch Kulturfiltrate von FZB42 (24 und 48 h Wachstum). Der Durchmesser der Hemmzonen ist in cm angegeben.

Figure 00070001
Table 1: Inhibition of microorganisms by culture filtrates of FZB42 (24 and 48 h growth). The diameter of the zones of inhibition is given in cm.
Figure 00070001

Figure 00080001
Figure 00080001

Im Kulturfiltrat von FZB42 und in Mutanten, in denen die Synthese der antifungal wirkenden Lipopeptide BacillomycinD, Fengycin und Surfactin ausgeschaltet wurde, konnte überraschenderweise eine spezifische antibakterielle Wirkung, insbesondere gegenüber Gram-positiven Bakterien (u.a, Bacillus sp., Streptomyces sp., Streptococcus sp.) nachgewiesen werden.in the Culture filtrate of FZB42 and in mutants, in which the synthesis of the antifungal-acting lipopeptides Bacillomycin D, fengycin and surfactin was turned off, surprisingly a specific antibacterial effect, especially against Gram-positive Bacteria (among others Bacillus sp., Streptomyces sp., Streptococcus sp.) be detected.

Durch Ausschaltung der pks3-Gensequenz in der Mutante CH8 wurde der antibakterielle Effekt gegen die genannten Bakterienweitgehend aufgehoben. Dieser Befund beweist, dass durch die Polyketidsynthetasen des pks3 Genclusters ein Polyketid mit spezifischer antibakterieller Wirkung synthetisiert wird. Eine chemische Charakterisierung des Polyketids durch Massenspektroskopie war bisher nicht möglich. Eine Ähnlichkeit zu den bisher aus Bacillus beschriebenen Polyketiden (Bacillaen und Difficidin/Oxydifficidin) konnte jedoch ausgeschlossen werden.By Removal of the pks3 gene sequence in the mutant CH8 became the antibacterial Effect against the bacteria mentioned largely canceled. This Findings prove that the polyketide synthetases of the pks3 gene cluster a polyketide synthesized with specific antibacterial activity becomes. A chemical characterization of the polyketide by mass spectroscopy was not possible until now. A similarity to the previously described from Bacillus polyketides (Bacillaen and difficidin / oxydifficidin) could be excluded.

Im Kulturfiltrat des Bakteriums Bacillus amyloliquefaciens FZB42 und einzelnen Mutanten konnten überraschenderweise die Polyketide Bacillaen und Difficidin/Oxydifficidin nachgewiesen werden.in the Culture filtrate of the bacterium Bacillus amyloliquefaciens FZB42 and single mutants could surprisingly the polyketides bacillaen and difficidin / oxydifficidin detected become.

Nach Auftrennung des Kulturfiltrats von FZB42 durch HPLC konnte in dem nach 18 min. Retentionszeit eluierten Peak durch Electrospray-Massenspektroskopie (ESM) ein Peak mit m/z von 581.1 nachgewiesen werden, der dem Bacillaen entspricht. Die höchste Intensität dieses Peaks wurde nach 48 h Kultur in Landy-Medium beobachtet.To Separation of the culture filtrate from FZB42 by HPLC could be performed in the after 18 min. Retention time eluted peak by electrospray mass spectrometry (ESM) a peak with m / z of 581.1, the bacillaene equivalent. The highest intensity this peak was observed after 48 h culture in Landy's medium.

Ein optimierter Wirkstoff auf der Basis des Polyketids Bacillaen stellt eine Alternative bei dem Einsatz gegen pathogene Gram-positive Bakterien der Gattungen Staphylococcus sp. und Streptococcus sp. dar, deren medizinische Behandlung durch die sich rasant verbreitende Multiresistenz gegenüber herkömmlichen Antibiotika zunehmend erschwert wird.One optimized drug based on the polyketide Bacillaen provides an alternative when used against pathogenic gram-positive bacteria of the genera Staphylococcus sp. and Streptococcus sp. whose, Medical treatment due to the rapidly spreading multi-resistance across from usual Antibiotics is becoming increasingly difficult.

Hinzu kommt, dass das pks3-Polyketid keine Inhibition eukaryotischer Zellen verursacht und somit potentiell für den Einsatz im humanen Bereich geeignet ist.in addition comes that the pks3 polyketide does not inhibit eukaryotic cells caused and thus potentially for use in the human area suitable is.

Diese besonders vorteilhafte Eigenschaft konnte dadurch belegt werden, dass in der Mutante CH8 keine Reduktion der antifungalen Wirkung gegenüber Fusarium oysporum oder Saccharomyces cerevisiae verursacht wurde.These particularly advantageous property could be occupied by that in the mutant CH8 no reduction of antifungal activity across from Fusarium oysporum or Saccharomyces cerevisiae was caused.

Zur Identifizierung der für die antibakterielle Aktivität möglicherweise verantwortlichen Gencluster (pks1, pks2, pks3) wurden alle drei Gencluster komplett sequenziert (SEQ-ID NO: 1=pks1, SEQ-ID NO: 2=pks2, und SEQ-ID NO: 3=pks3) und durch Homologie-Sequenzvergleich weiter charakterisiert.to Identification of for the antibacterial activity possibly responsible gene clusters (pks1, pks2, pks3) were all three Gene cluster completely sequenced (SEQ ID NO: 1 = pks1, SEQ ID NO: 2 = pks2, and SEQ ID NO: 3 = pks3) and by homology sequence comparison characterized.

Genomanalyse: pks-GenclusterGenome analysis: pks gene cluster

An verschiedenen Positionen im Genom von B.amyloliquefaciens FZB42 wurden drei große Gencluster mit Homologie zu dem Polyketidsynthase-Operon (pksX) von B.subtilis (Albertini et al. 1995. Microbiology 141, 299-309) nachgewiesen. Pks1 (SEQ-ID NO: 1, 72612 bp, Tab.2 und 7), pks2 (SEQ-ID NO: 2, 53724 bp, Tab.3 und 8) und pks3 (SEQ-ID NO: 3, 74700, Tab.4 und 9) weisen strukturelle Gemeinsamkeiten auf und sind wahrscheinlich durch Genduplikation aus einem gemeinsamen Vorfahren entstanden.At different positions in the genome of B. amyloliquefaciens FZB42 were three big ones Gene cluster with homology to the polyketide synthase operon (pksX) B.subtilis (Albertini et al., 1995. Microbiology 141, 299-309) demonstrated. Pks1 (SEQ ID NO: 1, 72612 bp, Tables 2 and 7), pks2 (SEQ ID NO: 2, 53724 bp, Table 3 and 8) and pks3 (SEQ ID NO: 3, 74700, Tab.4 and 9) have structural Similarities and are probably due to gene duplication originated from a common ancestor.

Konstruktion von gene-knock-out Mutanten in FZB42Construction of gene knock-out Mutants in FZB42

Die Ausschaltung der Genexpression erfolgte durch Kassettenmutagenese in das jeweils erste Keto-Synthase Modul (KS) unter Verwendung von Erythromycin- (EmR) und Chloramphenicol-Resistenz (CmR) vermittelnder Gene (Koumoutsi et al. 2004. J. Bacteriol. 186, 1084-1096). pMX39 (EmR) wurde mit Spel verdaut. Das resultierende 2.9 kb Fragment wurde mit HindIII verdaut und ein 1.8 kb emrAM Fragment erhalten. emrAM wurde in die Polylinker-region von HindIII verdauten pUC18 inseriert. Das Plasmid (pUCemR) wurde für die weiteren Geninsertionsexperimente zur Einführung der Erythromycin-Resistenz genutzt.Gene expression was eliminated by cassette mutagenesis into the respective first keto-synthase module (KS) using erythromycin (Em R ) and chloramphenicol-resistance (Cm R ) -mediating genes (Koumoutsi et al., 2004. J. Bacteriol. 1084-1096). pMX39 (Em R ) was digested with Spel. The resulting 2.9 kb fragment was digested with HindIII and a 1.8 kb emrAM fragment obtained. emrAM was inserted into the polylinker region of HindIII digested pUC18. The plasmid (pUCemR) was used for further gene insertion experiments to introduce erythromycin resistance.

Ein 1.8 kb Fragment mit dem CmR-Markergen wurde durch SphI and HindIII Verdau aus pDG268 erhalten und in pUC18 kloniert. In dem resultierende Plasmid (pUCcmR) war das CmR-Gen durch die Polylinker-Region von pUC18 flankiert.A 1.8 kb fragment with the CmR marker gene was obtained by SphI and HindIII digestion from pDG268 and cloned into pUC18. In the resulting plasmid (pUCcmR), the Cm R gene was flanked by the polylinker region of pUC18.

Unter Nutzung der Primer pks1Up 5'-AAAGGAGCGGAGTGCAACATC und pks1Dw 5'-TGAGATGATGCCGTCCTCTTC, wurde ein 3.3 kb Fragment durch PCR amplifiziert und in den Vektor pGEM-T kloniert. Dieser wurde mit EcoRI and HpaI verdaut und ein 1,4 kb Fragment mit der ersten KS-Domäne (KS 1, Tabelle 2) entfernt. Das CmR-Gen aus EcoRI/SmaI geschnittenen pUCcmR wurde inseriert und das Plasmid pCH6 erhalten. Nach Linearisierung durch ScaI wurde das Plasmid in kompetente B. amyloliquefaciens FZB42 Zellen (Koumoutsi et al. 2004. J.Bacteriol. 186, 1084-1096) transformiert. Durch Gensubstitution via homologe Rekombination wurde die CmR pks1 Mutante CH6 erhalten. Ein 3.0 kp PCR Fragment mit dem 5' Teil des pks2-Operons wurde durch die Primer pks2Up 5'-AGCTCATTGACAGCGATGCTGC and pks2Dw 5'-ATGATCGCCGCTTCCTCATCAG erhalten und in den Vector pGEMT kloniert. Ein 1.3 kb Fragment mit der ersten KS-Domäne von pks2 (KS 1, Tab.3), wurde durch EcoRI und KpnI herausgeschnitten und durch das 1.3 kb CmR Gen aus pUCCmR ersetzt. Nach Linearisierung mit ScaI wurden kompetente FZB42 Zellen transformiert und die CmR pks2 knock out Mutante CH7 erhalten.Using the primers pks1Up 5'-AAAGGAGCGGAGTGCAACATC and pks1Dw 5'-TGAGATGATGCCGTCCTCTTC, a 3.3 kb fragment was amplified by PCR and cloned into the vector pGEM-T. This was digested with EcoRI and HpaI and a 1.4 kb fragment with the first KS domain (KS 1, Table 2) was removed. The Cm R gene from EcoRI / SmaI cut pUCcmR was inserted and the plasmid pCH6 was obtained. After linearization by ScaI, the plasmid was transformed into competent B. amyloliquefaciens FZB42 cells (Koumoutsi et al., 2004. J.Bacteriol., 186, 1084-1096). Gene substitution via homologous recombination yielded the Cm R pks1 mutant CH6. A 3.0 kp PCR fragment containing the 5 'part of the pks2 operon was obtained by the primers pks2Up 5'-AGCTCATTGACAGCGATGCTGC and pks2Dw 5'-ATGATCGCCGCTTCCTCATCAG and cloned into the vector pGEMT. A 1.3 kb fragment with the first KS domain of pks2 (KS 1, Tab.3) was excised by EcoRI and KpnI and replaced by the 1.3 kb Cm R gene from pUCCmR. After linearization with ScaI, competent FZB42 cells were transformed and the Cm R pks2 knock out mutant CH7 was obtained.

Das pks3 Gen wurde durch Insertion einer EmR cassette aus pUCemR zerstört. Ein 2.2 kb pks3 Genfragment wurde mit den Primern pks3Up 5'-ACATTGACCGCATCCTCAATCTG und pks3Dw 5'-TCAGCTGCTGTTCGGAATGTG amplifiziert und in den Vektor pGEM-T kloniert. Durch Verdau mit EcoRI und Eco72I wurde ein 376 by Fragment in der Mitte der amplifizierten Region entfernt. Die ermAM Kassette (1.9 kb) wurde von pUCemR durch EcoRI/PvuII Verdau erhalten und inseriert. Das resultierende Plasmid pCH8 wurde mit ApaI linearisiert und in kompetente FZB42 Zellen transformiert. Die EmR pks3 Mutante CH8 wurde erhalten.The pks3 gene was destroyed by insertion of an Em R cassette from pUCemR. A 2.2 kb pks3 gene fragment was amplified with the primers pks3Up 5'-ACATTGACCGCATCCTCAATCTG and pks3Dw 5'-TCAGCTGCTGTTCGGAATGTG and cloned into the vector pGEM-T. Digestion with EcoRI and Eco72I removed a 376 bp fragment in the middle of the amplified region. The ermAM cassette (1.9 kb) was obtained from pUCemR by EcoRI / PvuII digestion and inserted. The resulting plasmid pCH8 was linearized with ApaI and transformed into competent FZB42 cells. The EmR pks3 mutant CH8 was obtained.

Die genetische Konfiguration der Mutanten wurde durch PCR der chromosomalen DNA mit den spezifischen Primern bestätigt.The Genetic configuration of the mutants was confirmed by PCR of the chromosomal DNA confirmed with the specific primers.

Tabelle: Stämme und Plasmide. Für die Herstellung der gewünschten Knockout-Stämme wurden die Plasmide pCH6, pCH7 und pCH8 zur Transformation in FZB42 eingesetzt.

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Table: Strains and plasmids. For the production of the desired knockout strains, the plasmids pCH6, pCH7 and pCH8 were used for the transformation into FZB42.
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Antibakterielle und antifungale Aktivität von Gen-Knock-out MutantenAntibacterial and antifungal activity of gene knock-out mutants

Bei Ausschaltung des pks3 Gens durch Kassetten-Mutagenese wurde nahezu die gesamte antibakterielle Aktivität in dem Mutantenstamm CH8 ausgeschaltet (Indikatorstamm B.megaterium, 1). Dagegen wies die pks2 Mutante CH7 unverändert antibakterielle Aktivität gegenüber den eingesetzten Indikatorstämmen Bacillus megaterium und Arthrobacter spec. auf. Beide Mutanten waren in ihrer antifungalen Wirkung (Saccharomyces cerevisiae, Fusarium oxysporum) gegenüber dem Wildtyp nicht verändert. Umgekehrt war keiner der Lipopeptidsynthese-Mutanten (AK1, AK2, AK3, CH1, CH2, CH3) in der Wirkung gegenüber Bacillus megaterium und Arthrobacter spec. beeinflusst. Die Ausschaltung des sfp-Gens, das für eine Phosphopantetheinyl Transferase kodiert, hat den Ausfall der Synthese biologisch aktiver Lipopeptide und Polyketide zur Folge (Tab.5). Von besonderem Interesse ist der Effekt der yczE-Mutation (CH4) durch die sowohl die Synthese von Lipopeptiden der Iturin-Familie als auch der Polyketide unterbunden wird. Der Ausfall der Synthese von Bacillomycin D in CH4 (yczE), und von BacillomycinD, Fengycin und Surfactin in der sfp, yczE Doppelmutante CH5 konnte durch Matrix-unterstützte Laser Desorptions-Ionisations-Flugzeit Massenspektroskopie (MALDI TOF MS) nachgewiesen werden.By eliminating the pks3 gene by cassette mutagenesis, almost all antibacterial activity in the mutant strain CH8 was eliminated (indicator strain B. megaterium, 1 ). In contrast, the pks2 mutant CH7 exhibited unchanged antibacterial activity against the indicator strains Bacillus megaterium and Arthrobacter spec. on. Both mutants were not altered in their antifungal activity (Saccharomyces cerevisiae, Fusarium oxysporum) compared to the wild type. Conversely, none of the lipopeptide synthesis mutants (AK1, AK2, AK3, CH1, CH2, CH3) were effective against Bacillus megaterium and Arthrobacter spec. affected. The elimination of the sfp gene, which codes for a phosphopantetheinyl transferase, results in the loss of the synthesis of biologically active lipopeptides and polyketides (Table 5). Of particular interest is the effect of the yczE mutation (CH4), which inhibits both the synthesis of lipopeptides of the iturin family and the polyketides. The failure of the synthesis of bacillomycin D in CH4 (yczE), and of bacillomycin D, fengycin and surfactin in the sfp, yczE double mutant CH5 could be detected by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectroscopy (MALDI TOF MS).

Der Ausfall der Synthese von Bacillaen und Difficidin/Oxydifficidin in CH4 (yczE), und von BacillomycinD, Fengycin und Surfactin in der sfp, yczE Doppelmutante CH5 konnte durch Matrix-unterstützte Laser Desorptions-Ionisations-Flugzeit Massenspektroskopie (MALDI TOF MS) nachgewiesen werden. Die entsprechende Untersuchung der Kulturfiltrate der pks-Mutanten (CH6-CH8) ergab, dass das pks1 Gencluster die Synthese von Bacillaen und das pks2-Gencluster die Synthese von Difficidin/Oxydifficidin bewirkt. Überraschenderweise hatte die Ausschaltung der Bacillaen-Biosynthese keinen drastischen Einfluss auf die inhibitorische Wirkung gegenüber den eingesetzten Indikatorstämmen im Agar-Diffusionstest. Gegenüber B.megaterium war der inhibitorische Effekt des Kulturfiltrats leicht reduziert, gegenüber St. aureus – ähnlich wie in der CH8 pks3 knock out Mutante – überhaupt erst nachweisbar. Ursache könnte die gegenüber dem Wildtyp erhöhte Bildung von Difficidin und Oxydifficidin in beiden Mutanten sein. Nach Ausschaltung des pks2 Genclusters war kein Difficidin/Oxydifficidin im Kulturfiltrat von CH7 nachweisbar. Die antibiotische Aktivität gegenüber B.megaterium blieb unverändert während keine inhibitorische Aktivität gegenüber St. aureus verblieb (2).The failure of the synthesis of bacillaen and difficidin / oxydifficidin in CH4 (yczE), and of bacillomycin D, fengycin and surfactin in the sfp, yczE double mutant CH5 could be detected by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectroscopy (MALDI TOF MS). The corresponding analysis of the culture filtrates of the pks mutants (CH6-CH8) revealed that the pks1 gene cluster causes the synthesis of bacillaen and the pks2 gene cluster the synthesis of difficidin / oxydifficidin. Surprisingly, the elimination of the bacillaen biosynthesis had no drastic effect on the inhibitory effect against the indicator strains used in the agar diffusion test. Compared to B. megegate, the inhibitory effect of the culture filtrate was slightly reduced, compared to St. aureus - as in the CH8 pks3 knock out mutant - in the first case detectable. The cause could be the increased formation of difficidin and oxydifficidin in both mutants compared to the wild type. After elimination of the pks2 gene cluster, no difficidin / oxydifficidin was detected in the culture filtrate of CH7. The antibiotic activity towards B. megaterium remained unchanged while no inhibitory activity on St. aureus remained ( 2 ).

Obwohl bisher kein 3. Polyketid durch die von uns ein eingesetzten Untersuchungsmethoden in FZB 42 nachgewiesen werden konnte, zeigt der deutliche Abfall in der inhibitorischen Aktivität gegenüber dem Indikatorstamm B.megaterium bei der pks-3 knock out Mutante CH8, dass durch dieses Gencluster ein potentes Antibiotikum mit spezifischer Wirkung produziert wird (1, Tabelle 6). Insbesondere die Gencluster pks2 (Difficidin/Oxydifficidin-Biosynthese) und pks3 (unbekanntes Polyketid) sind für die Synthese von Wirkstoffen mit spezifischer Wirkung gegenüber phyto-, tier- und humanpathogenen Bakterien (z.B. dem Erreger des Kartoffelschorfes, Streptomyces scabies, dem Erreger der Faulbrut bei Bienenlarven, Paenibacillus larvae larvae und dem humanpathogenen Staphylococcus aureus) von Interesse.Although so far no 3rd polyketide by the one of us used in investigation methods in FZB 42, the significant decrease in the inhibitory activity towards the B.megaterium indicator strain in the pks-3 knock out mutant CH8 shows that this gene cluster produces a potent antibiotic with specific activity ( 1 , Table 6). In particular, the gene clusters pks2 (difficidin / oxydifficidin biosynthesis) and pks3 (unknown polyketide) are for the synthesis of drugs with specific activity against phyto-, animal- and human pathogenic bacteria (eg the causative agent of potato scab, Streptomyces scabies, the causative agent of foul brood in Bee larvae, Paenibacillus larvae larvae and the human pathogenic Staphylococcus aureus) of interest.

Durch Domänen-Shuffling innerhalb der drei pks-Gencluster in FZB 42 besteht die Möglichkeit zur Synthese „massgeschneiderter" Polyketide, die eine verbesserte Haltbarkeit und Wirksamkeit gegenüber den pathogenen Zielmikroorganismen aufweisen. Da alle drei Polyketide keine Wirksamkeit gegenüber den eingesetzten eukaryotischen Modellorganismen S. cerevisiae und Fusarium oxysporum aufwiesen ist der Einsatz der Wirkstoffe auch im medizinischen Bereich möglich. Tab. 6: Antibakterielle, antifungale und hämolytische Aktivität von Gen-knock-out Mutanten. Herstellung der Mutanten CH6, CH7 und CH8 s.o. Übrige Mutanten wie beschrieben (Koumoutsi et al. 2004, J. Bacteriol., 186, 1084-1096)

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Domain shuffling within the three pks gene clusters in FZB 42 allows the synthesis of "tailor-made" polyketides, which have improved shelf-life and efficacy against the target pathogenic microorganisms, since all three polyketides have no activity against the eukaryotic model organisms S. cerevisiae and Fusarium oxysporum can also be used in the medical field Table 6: Antibacterial, antifungal and hemolytic activity of gene knock-out mutants Production of the mutants CH6, CH7 and CH8 Other mutants as described (Koumoutsi et al. 2004, J. Bacteriol., 186, 1084-1096)
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Tabelle 7: Das pks1-Genkluster von Bacillus amyloliquefaciens FZB42Table 7: The pks1 gene cluster of Bacillus amyloliquefaciens FZB42

  • Quelle: SEQ-ID-NO: 1, GenBank Accession Number: AJ634060, Länge: 72612 bp, beinhaltet das pks1-Operon (bp 1..71249)Source: SEQ ID NO: 1, GenBank Accession Number: AJ634060, Length: 72612 bp, contains the pks1 operon (bp 1..71249)

Gene des Bacillus amyloliquefaciens pks1 Operons (pks1B, C, D, E, F, G, H, I, J, L, M, N, R) und das pks1S Gen

Figure 00290001
Genes of Bacillus amyloliquefaciens pks1 operon (pks1B, C, D, E, F, G, H, I, J, L, M, N, R) and the pks1S gene
Figure 00290001

Tabelle 8: Das pks2-Genkluster von Bacillus amyloliquefaciens FZB42Table 8: The pks2 genometer of Bacillus amyloliquefaciens FZB42

  • Quelle: SEQ-ID-NO: 2, GenBank Accession Number: AJ634061, Länge: 53724 bp, beinhaltet das pks2-Operon (bp 1.. 52130)Source: SEQ ID NO: 2, GenBank Accession Number: AJ634061, Length: 53724 bp, contains the pks2 operon (bp 1 .. 52130)

Gene des Bacillus amyloliquefaciens pks2 Operons (pks2A, B, C, D, E, F, G, H)

Figure 00300001
Genes of Bacillus amyloliquefaciens pks2 operon (pks2A, B, C, D, E, F, G, H)
Figure 00300001

Tabelle 9: Das pks3-Genkluster von Bacillus amyloliquefaciens FZB42Table 9: The pks3 genometer of Bacillus amyloliquefaciens FZB42

  • Quelle: SEQ-ID-NO: 3, GenBank Accession Number: AJ634062, Länge: 74700 bp, beinhaltet das pks3-Operon (bp 3469..73761)Source: SEQ ID NO: 3, GenBank Accession Number: AJ634062, Length: 74700 bp, contains the pks3 operon (bp 3469..73761)

rbam01165 Gen, rbam01163 Gen, nusG Gen, proI Gen und das pks3 operon (pks3A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M Gen) von Bacillus amyloliquefaciens

Figure 00310001
rbam01165 gene, rbam01163 gene, nusG gene, proI gene and the pks3 operon (pks3A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M gene) from Bacillus amyloliquefaciens
Figure 00310001

Es folgt ein Sequenzprotokoll nach WIPO St. 25.It follows a sequence listing according to WIPO St. 25. Dieses kann von der amtlichen Veröffentlichungsplattform des DPMA heruntergeladen werden.This can from the official publication platform downloaded from the DPMA.

Claims (20)

DNA-Sequenzen, die für Polypeptide kodieren, die wiederum an der enzymatischen Biosynthese von Polyketidverbindungen beteiligt sind, umfassend die Sequenzen mit den SEQ-ID NO: 1, 2 und 3.DNA sequences encoding polypeptides which turn to the enzymatic biosynthesis of Polyketidverbindungen comprising the sequences having SEQ ID NO: 1, 2 and 3. DNA-Sequenzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenzen aus einem Bakterium der Familie Bacillus stammen.DNA sequences according to claim 1, characterized in that that the sequences are from a bacterium of the family Bacillus. DNA-Sequenzen nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenzen aus einem Bakterium der Gattung Bacillus amyloliquefaciens stammen.DNA sequences according to one of the preceding claims, characterized in that the sequences consist of a bacterium of the genus Bacillus amyloliquefaciens. DNA-Sequenzen nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenzen aus dem Stamm FZB42 des Bakteriums Bacillus amyloliquefaciens stammen.DNA sequences according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the sequences from the strain FZB42 of the bacterium Bacillus amyloliquefaciens. DNA-Sequenzen nach einem der vorgehenden Ansprüche, deren Expressionsprodukte für die enzymatische Biosynthese von Polyketiden mit antibakterieller Wirkung verantwortlich sind, umfassend die Sequenz mit der SEQ-ID NO: 1, 2 und 3.DNA sequences according to one of the preceding claims, whose Expression products for the enzymatic biosynthesis of polyketides with antibacterial Effect, comprising the sequence with the SEQ ID NO: 1, 2 and 3. DNA-Sequenzen nach einem der vorgehenden Ansprüche, deren Expressionsprodukte die enzymatische Biosynthese des antibakteriellen Polyketids Bacillaen bewirken oder daran beteiligt sind, umfassend die Sequenz mit der SEQ-ID NO: 1.DNA sequences according to one of the preceding claims, whose Expression products the enzymatic biosynthesis of antibacterial Polyketides cause or are involved in Bacillaen the sequence having SEQ ID NO: 1. DNA-Sequenzen nach einem der Ansprüche 1–5, deren Expressionsprodukte die enzymatische Biosynthese der antibakteriellen Polyketide Difficidin und/oder Oxydifficidin bewirken oder daran beteiligt sind, umfassend die Sequenz mit der SEQ-ID NO: 2.DNA sequences according to any one of claims 1-5, whose Expression products the enzymatic biosynthesis of antibacterial Polyketides Difficidin and / or Oxydifficidin cause or because comprising the sequence having SEQ ID NO: 2. DNA-Sequenzen nach einem der Ansprüche 1–5, deren Expressionsprodukte die enzymatische Biosynthese eines bisher nicht bekannten antibakteriellen Polyketids bewirken oder daran beteiligt sind, umfassend die Sequenz mit der SEQ-ID NO: 3.DNA sequences according to any one of claims 1-5, whose Expression products the enzymatic biosynthesis of one not yet cause or involved in known antibacterial polyketide comprising the sequence of SEQ ID NO: 3. DNA-Sequenzen nach einem der vorgehenden Ansprüche umfassend DNA-Sequenzen ausgewählt aus: a) DNA-Sequenzen gemäß den SEQ-ID NO: 1, 2 oder 3 oder deren komplementären Strängen; b) DNA-Sequenzen, die unter stringenten Bedingungen an die unter a) genannten Sequenzen oder an Fragmente davon hybridisieren; c) alle Variationen und durch Substitution, Insertion oder Deletion entstandenen Mutanten der unter a) und b) definierten DNA-Sequenzen, die isofunktionelle Expressionsprodukte ergeben.DNA sequences according to one of the preceding claims comprising DNA sequences selected from: a) DNA sequences according to the SEQ ID NO: 1, 2 or 3 or their complementary strands; b) DNA sequences, under stringent conditions to the sequences mentioned under a) or hybridize to fragments thereof; c) all variations and by substitution, insertion or deletion mutants the DNA sequences defined under a) and b), the isofunctional Expression products result. Rekombinanter Expressionsvektor umfassend mindestens eine Sequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Recombinant expression vector comprising at least a sequence according to any one of claims 1 to 9. Prokaryotische oder eukaryotische Zelle, die mit mindestens einer DNA nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder mit mindestens einem rekombinanten Expressionsvektor nach Anspruch 8 transformiert oder tranfiziert ist.Prokaryotic or eukaryotic cell with at least one DNA according to any one of claims 1 to 9 or at least a recombinant expression vector according to claim 8 transformed or transfected. Verfahren zur enzymatischen Biosynthese von Polyketidverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass a) Zellen mit mindestens einer DNA nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder mit mindestens einem rekombinanten Expressionsvektor nach Anspruch 8 transformiert oder tranfiziert werden; b) die Zellen in einem geeigneten Kulturmedium kultiviert werden; und c) die Polyketidverbindung aus dem Kulturüberstand isoliert wird.Process for the enzymatic biosynthesis of polyketide compounds, characterized in that a) cells with at least one DNA according to any one of claims 1 to 9 or with at least one recombinant expression vector transformed or transfected according to claim 8; b) the Cells are cultured in a suitable culture medium; and c) the polyketide compound is isolated from the culture supernatant. Verfahren nach Anspruch 12 zur Herstellung von Polyketiden mit antibakterieller Wirkung.Process according to claim 12 for the preparation of polyketides with antibacterial effect. Verfahren nach Anspruch 13 zur Herstellung des Polyketids Bacillaen.Process according to claim 13 for the preparation of the polyketide Bacillaene. Verfahren nach Anspruch 13 zur Herstellung der Polyketide Difficidin und/oder Oxydifficidin.Process according to claim 13 for the preparation of the polyketides Difficidin and / or oxydifficidin. Verfahren nach Anspruch 13 zur Herstellung eines bisher nicht charakterisierten Polyketids mit antibakterieller Wirkung.Process according to claim 13 for the production of a previously uncharacterized polyketide with antibacterial activity. Polyketid mit antibakterieller Wirkung vorzugsweise gegen Gram-positive Bakterien, hergestellt vom Stamm FZB42 des Bakteriums Bacillus amyloliquefaciens, wobei die DNA-Sequenz mit der SEQ-ID NO: 2 für die Polyketidsynthetasen kodiert.Polyketide with antibacterial action preferably against gram-positive bacteria, made from strain FZB42 of the bacterium Bacillus amyloliquefaciens, wherein the DNA sequence with the SEQ ID NO: 2 for the Polyketidsynthetasen encoded. Verwendung von DNA-Sequenzen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder von rekombinanten Expressionsvektoren nach Anspruch 10 zur kombinatorischen Neusynthese von Polyketiden, die eine verbesserte Stabilität und/oder Wirkung gegenüber phyto-, tier- und/oder humanpathogenen Bakterien aufweisen.Use of DNA sequences according to one of claims 1 to 9 or recombinant expression vectors according to claim 10 Combinatorial re-synthesis of polyketides for improved stability and / or Effect over phyto, animal and / or human pathogenic bacteria. Aminosäure-Sequenzen von Polypeptiden, die an der enzymatischen Biosynthese von Polyketidverbindungen beteiligt sind, umfassend die Sequenzen mit den SEQ-ID NO: 4 bis 42.Amino acid sequences of polypeptides involved in the enzymatic biosynthesis of polyketide compounds comprising the sequences having SEQ ID NO: 4 to 42nd Verwendung von Aminosäure-Sequenzen nach Anspruch 16 zur kombinatorischen Neusynthese von Polyketiden, die eine verbesserte Stabilität und/oder Wirkung gegenüber phyto-, tier- und/oder humanpathogenen Bakterien aufweisen.Use of amino acid sequences according to claim 16 for the combinatorial re-synthesis of polyketides, which has an improved stability and / or effect phyto, animal and / or human pathogenic bacteria.
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