ACTIVATION AND CHARACTERISATION OF BIOSYNTHESIS PATHWAYS OF BIOACTIVE COMPOUNDS IN STREPTOMYCES (Q3136856)
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Project Q3136856 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | ACTIVATION AND CHARACTERISATION OF BIOSYNTHESIS PATHWAYS OF BIOACTIVE COMPOUNDS IN STREPTOMYCES |
Project Q3136856 in Spain |
Statements
174,240.0 Euro
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217,800.0 Euro
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80.0 percent
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1 January 2015
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30 June 2018
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UNIVERSIDAD DE OVIEDO
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43°21'38.16"N, 5°50'41.64"W
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33044
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LOS ESTREPTOMICETOS SON BACTERIAS GRAM POSITIVAS PRODUCTORAS DE UN GRAN NUMERO DE COMPUESTOS BIOACTIVOS (METABOLITOS SECUNDARIOS) CON APLICACION EN MEDICINA, VETERINARIA Y AGRICULTURA. A PESAR DEL GRAN NUMERO DE COMPUESTOS COMERCIALIZADOS, HAY NECESIDAD DE NUEVOS COMPUESTOS, COMO ANTITUMORALES MAS ACTIVOS Y CON MENOS EFECTOS SECUNDARIOS O ANTIBIOTICOS FRENTE A BACTERIAS MULTIRRESISTENTES. LAS ESTRATEGIAS CLASICAS PARA BUSCAR NUEVOS COMPUESTOS CONDUCEN GENERALMENTE AL REAISLAMIENTO DE COMPUESTOS YA CONOCIDOS. LA BIOSINTESIS COMBINATORIA (CONSTRUCCION DE MICROORGANISMOS RECOMBINANTES CON COMBINACIONES GENICAS NO EXISTENTES EN LA NATURALEZA) Y LA MINERIA GENOMICA (ANALISIS DE GENOMAS DE MICROORGANISMOS PRODUCTORES PARA IDENTIFICAR Y ACTIVAR AGRUPACIONES DE GENES DE BIOSINTESIS) SON DOS ESTRATEGIAS NOVEDOSAS QUE ESTAN SIENDO UTILIZADAS PARA GENERAR NUEVOS COMPUESTOS. STREPTOMYCES ARGILLACEUS ES UNA CEPA GENETICAMENTE MANIPULABLE, PRODUCTORA DEL ANTITUMORAL MITRAMICINA. RECIENTEMENTE SE HA SECUENCIADO SU GENOMA Y SE HAN IDENTIFICADO 30 AGRUPACIONES DE BIOSINTESIS (¿CLUSTERS¿) DE METABOLITOS SECUNDARIOS. UTILIZANDO DISTINTAS ESTRATEGIAS DE INGENIERIA GENETICA Y/O METABOLICA SE HA PODIDO ACTIVAR LA AGRUPACION GENICA 1701 (ARP) E IDENTIFICAR UNA FAMILIA DE NUEVOS COMPUESTOS ALCALOIDES POLICETONICOS CON ACTIVIDAD ANTIBIOTICA (LAS ARGIMICINAS). EL PRESENTE PROYECTO TIENE COMO OBJETIVO GENERAL LA IDENTIFICACION Y GENERACION DE NUEVOS COMPUESTOS BIOACTIVOS PRODUCIDOS POR S. ARGILLACEUS. PARA ALCANZAR ESTE OBJETIVO, EL PROYECTO ESTA SUBDIVIDIDO EN DOS APARTADOS: (A) LA CARACTERIZACION DEL ¿CLUSTER¿ ARP Y LA GENERACION DE NUEVAS ARGIMICINAS POR BIOSINTESIS COMBINATORIA Y (B) LA IDENTIFICACION DE NUEVOS COMPUESTOS MEDIANTE LA ACTIVACION DE CUATRO ¿CLUSTERS¿ DEL GENOMA DE S. ARGILLACEUS. LA REALIZACION DEL PRIMER APARTADO IMPLICARA (I) DELIMITAR EL ¿CLUSTER¿ ARP INACTIVANDO/ELIMINANDO GENES DE SUS EXTREMOS; (II), DETERMINAR LAS FUNCIONES DE LOS GENES ARP MEDIANTE LA INACTIVACION DE LOS MISMOS Y EL AISLAMIENTO Y CARACTERIZACION QUIMICA DE LOS COMPUESTOS ACUMULADOS; (III) ESTABLECER UNA RUTA DE BIOSINTESIS PARA LAS ARGIMICINAS QUE IMPLICARA EXPERIMENTOS DE CO-SINTESIS, BIOCONVERSION Y EXPRESION SECUENCIAL DE GENES EN HUESPEDES HETEROLOGOS; (IV) ANALIZAR LA REGULACION DEL ¿CLUSTER¿ MEDIANTE LA INACTIVACION/SOBREEXPRESION DE LOS GENES REGULADORES Y EL ANALISIS TRANSCRIPTOMICO DE LAS CEPAS POR RT-PCR, E IDENTIFICAR REGULADORES PARA SUPERPRODUCIR ARGIMICINAS; Y (V) GENERAR Y CARACTERIZAR QUIMICA Y BIOLOGICAMENTE NUEVOS DERIVADOS DE ARGIMICINAS OBTENIDOS POR ESTRATEGIAS DE BIOSINTESIS COMBINATORIA (INACTIVACION GENICA Y EXPRESION DE GENES DE OTRAS RUTAS). LA REALIZACION DEL SEGUNDO APARTADO IMPLICARA (I) ACTIVAR UN ¿CLUSTER¿ PARA TERPENOS (¿CLUSTER¿ 25) Y DOS PARA COMPUESTOS HIBRIDOS PEPTIDO-POLICETONICOS (¿CLUSTERS¿ 10 Y 26), MEDIANTE LA SOBREEXPRESION/INACTIVACION DE GENES REGULADORES POSITIVOS/NEGATIVOS, LA SOBREEXPRESION DE GENES IMPLICADOS EN LA BIOSINTESIS DE METABOLITOS PRECURSORES Y/O LA EXPRESION HETEROLOGA DEL ¿CLUSTER¿; (III) PURIFICAR Y CARACTERIZAR QUIMICA Y BIOLOGICAMENTE LOS COMPUESTOS CODIFICADOS POR LOS ¿CLUSTERS¿ 1705, 10, 25 Y 26; (IV) CARACTERIZAR LOS ¿CLUSTERS¿, ESTABLECIENDO SUS LIMITES, CARACTERIZANDO SUS GENES, FUNDAMENTALMENTE LOS IMPLICADOS EN REACCIONES DE DECORACION, Y PROPONIENDO RUTAS DE BIOSINTESIS; Y (V) GENERAR NUEVOS DERIVADOS POR INACTIVACION GENICA Y EXPRESION DE GENES DE OTRAS RUTAS. (Spanish)
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STREPTOMICETS ARE GRAM POSITIVE BACTERIA THAT PRODUCE A LARGE NUMBER OF BIOACTIVE COMPOUNDS (SECONDARY METABOLITES) WITH APPLICATION IN MEDICINE, VETERINARY AND AGRICULTURE. DESPITE THE LARGE NUMBER OF COMPOUNDS MARKETED, THERE IS A NEED FOR NEW COMPOUNDS, SUCH AS MORE ACTIVE ANTITITUMORS AND WITH FEWER SIDE OR ANTIBIOTIC EFFECTS AGAINST MULTIDRUG RESISTANT BACTERIA. CLASSIC STRATEGIES TO LOOK FOR NEW COMPOUNDS GENERALLY LEAD TO THE RE-ISLATION OF ALREADY KNOWN COMPOUNDS. COMBINATORIAL BIOSYNTHESIS (CONSTRUCTION OF RECOMBINANT MICROORGANISMS WITH GENICAS COMBINATIONS NOT EXISTING IN NATURE) AND GENOMIC MINING (ANALYSIS OF GENOMES OF PRODUCING MICROORGANISMS TO IDENTIFY AND ACTIVATE BIOSYNTHESIS GENE CLUSTERS) ARE TWO NOVEL STRATEGIES THAT ARE BEING USED TO GENERATE NEW COMPOUNDS. STREPTOMYCES ARGILLACEUS IS A GENETICLY MANIPULABLE STRAIN THAT PRODUCES MITRAMYCIN ANTITUMOR. ITS GENOME HAS RECENTLY BEEN SEQUENCED AND 30 CLUSTERS OF BIOSYNTHESIS (CLUSTERS) OF SECONDARY METABOLITES HAVE BEEN IDENTIFIED. USING DIFFERENT STRATEGIES OF GENETIC AND/OR METABOLIC ENGINEERING IT HAS BEEN POSSIBLE TO ACTIVATE THE GENIC GROUPING 1701 (ARP) AND IDENTIFY A FAMILY OF NEW POLYCYTONIC ALKALOID COMPOUNDS WITH ANTIBIOTIC ACTIVITY (ARGIMICINS). THE GENERAL OBJECTIVE OF THIS PROJECT IS THE IDENTIFICATION AND GENERATION OF NEW BIOACTIVE COMPOUNDS PRODUCED BY S. ARGILLACEUS. TO ACHIEVE THIS OBJECTIVE, THE PROJECT IS SUBDIVIDED INTO TWO SECTIONS: (A) THE CHARACTERISATION OF THE ARP CLUSTER AND THE GENERATION OF NEW ARGIMICINES BY COMBINATORIAL BIOSYNTHESIS AND (B) THE IDENTIFICATION OF NEW COMPOUNDS BY ACTIVATING FOUR CLUSTERS OF THE GENOME OF S. ARGILLACEUS. THE REALISATION OF THE FIRST SECTION WILL INVOLVE (I) DELIMITING THE ARP CLUSTER BY INACTIVATING/ELIMINATING GENES FROM ITS ENDS; (II), DETERMINE THE FUNCTIONS OF THE ARP GENES BY INACTING THEM AND THE CHEMICAL ISOLATION AND CHARACTERISATION OF THE ACCUMULATED COMPOUNDS; (III) ESTABLISH A BIOSYNTHESIS PATHWAY FOR ARGIMICINS INVOLVING CO-SYNTHESIS, BIOCONVERSION AND SEQUENTIAL GENE EXPRESSION EXPERIMENTS IN HETEROLOGY HOSTS; (IV) ANALYSE THE REGULATION OF CLUSTER BY MEANS OF INACTIVATION/OVEREXPRESSION OF REGULATORY GENES AND TRANSCRIPTOMIC ANALYSIS OF STRAINS BY RT-PCR, AND IDENTIFY REGULATORS FOR SUPERPRODUCY ARGIMICINES; AND (V) GENERATE AND CHARACTERISE CHEMICALLY AND BIOLOGICALLY NEW DERIVATIVES OF ARGIMICINES OBTAINED BY COMBINATORIAL BIOSYNTHESIS STRATEGIES (GENIC INCTIVACION AND EXPRESSION OF GENES FROM OTHER ROUTES). THE REALISATION OF THE SECOND SECTION WILL INVOLVE (I) ACTIVATING A CLUSTER FOR TERPENES (CLUSTER 25) AND TWO FOR HYBRID COMPOUNDS PEPTIDO-POLICETONICS (CLUSTERS 10 AND 26), BY OVEREXPRESSION/INACTIVACTION OF POSITIVE/NEGATIVE REGULATORY GENES, OVEREXPRESSION OF GENES INVOLVED IN THE BIOSYNTHESIS OF PRECURSOR METABOLITES AND/OR THE HETEROLOGOUS EXPRESSION OF THE CLUSTER; (III) PURIFY AND CHARACTERISE CHEMICALLY AND BIOLOGICALLY THE COMPOUNDS ENCODED BY THE 1705, 10, 25 AND 26 CLUSTERS; (IV) CHARACTERISE THE CLUSTERS, SETTING THEIR LIMITS, CHARACTERISING THEIR GENES, MAINLY THOSE INVOLVED IN DECORATING REACTIONS, AND PROPOSING BIOSYNTHESIS ROUTES; AND (V) GENERATE NEW DERIVATIVES BY GENIC INACTIVACION AND EXPRESSION OF GENES FROM OTHER ROUTES. (English)
12 October 2021
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Oviedo
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Identifiers
BIO2014-56752-R
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