Zhukrovska K. Genetic control of the biosynthesis of ramoplanin and related antibiotics in actinomycetes.

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U003741

Applicant for

Specialization

  • 091 - Біологія

10-01-2024

Specialized Academic Board

PhD 7177

Ivan Franko National University of Lviv

Essay

The dissertation is devoted to the study of genetic control of the biosynthesis of ramoplanin by Actinoplanes ramoplaninifer ATCC33076 and related antibiotics produced by actinomycetes. In this work, the presence of two morphotypes of A. ramoplaninifer Bt and Lt was revealed, changes in their ratio during culture cultivation were investigated, and it was established that the Lt strain produces significantly more ramoplanin than the Bt strain. Approaches to genetic engineering manipulations with A. ramoplaninifer were developed, vector molecules were selected for gene transfer into this strain, and a protocol for transferring recombinant DNA into A. ramoplaninifer cells using conjugative crosses with E. coli was developed. The genomes of both morphotypes of A. ramoplaninifer were sequenced and analyzed, and the functions of a number of genes of the cluster controlling the biosynthesis of ramoplanin were clarified. Heterologous expression of the genes ramo5 from A. ramoplaninifer and orf28 from M. chersina, which encode StrR-like transcriptional regulators, was performed in the cells of teicoplanin producer A. teichomyceticus and antibiotic A40926 produser N. gerenzanensis. Expression of these genes under the constitutive promoter of the apramycin resistance gene aac(3)IV resulted in increased teicoplanin production, while expression of ramo5 had no effect on the production of these antibiotics. The obtained results are important for understanding the mechanisms of genetic control of the biosynthesis of lipodepsipeptide and glycopeptide antibiotics and make it possible to develop methods for obtaining superproducers of these antibiotics.

Research papers

1. Ющук О.; Жукровська, К.; Федоренко, В. Філогенія білків-експортерів глікопептидних і деяких споріднених антибіотиків. Вісник Львівського університету. Серія біологічна. 2022, 86, 33–46.

2. Yushchuk O.; Zhukrovska K.; Ostash B.; Fedorenko V.; Marinelli F. Heterologous expression reveals ancient properties of Tei3 – a VanS ortholog from the teicoplanin producer Actinoplanes teichomyceticus. International Journal of Molecular Sciences. 2022, 23, 15713.

3. Yushchuk O.; Zhukrovska K.; Berini F.; Fedorenko V.; Marinelli F. Genetics behind the glycosylation patterns in the biosynthesis of dalbaheptides. Frontiers in Chemistry. 2022, 10, 858708.

4. Zhukrovska K.; Binda E.; Fedorenko V.; Marinelli F.; Yushchuk O. The impact of heterologous regulatory genes from lipodepsipeptide biosynthetic gene clusters on the production of teicoplanin and A40926. Antibiotics. 2024, 13, 115.

5. Zhukrovska K.; Fedorenko V. Comparative in silico analysis of transporters coded within biosynthetic genes clusters for ramoplanin and related antibiotics. Visnyk of the Lviv University, Series Biology. 2024, 91, 22-35.

6. Жукровська К.; Ющук О.; Марінеллі Ф.; Федоренко В. Підходи до генетичних маніпуляцій з актиноміцетами – продуцентами антибіотиків рамопланіну і черсінаміцину. Збірник тез XVII Міжнародної наукової конференції студентів та аспірантів «Молодь і поступ в біології». 19-21 квітня, 2021, Львів, Україна, 99.

7. Мельник М.; Жукровська К.; Ющук О.; Марінеллі Ф.; Федоренко В. Дослідження ролі генів ramo21-ramo22 у біосинтезі рамопланіну в Actinoplanes ramoplaninifer ATCC33076. Збірник тез XVIII Міжнародної наукової конференції студентів та аспірантів «Молодь і поступ в біології». 6-7 жовтня, 2022, Львів, Україна, 61-62.

8. Zhukrovska K.; Binda E.; Yushchuk O.; Marinelli F; Fedorenko V. Approaches for Actinoplanes ramoplaninifer ATCC 33076 fermentation and quantitative estimation of ramoplanin production levels. Proceedings of the XVII International Scientific Conference of Students and Postgraduate Students «Youth and Progress in Biology». October 6-7, 2022 Lviv, Ukraine, 73.

9. Мельник М.; Жукровська К.; Ющук О.; Марінеллі Ф.; Федоренко В. Біоінформатичний аналіз геному продуцента рамопланіну Actinoplanes ramoplaninifer ATCC 33076. Збірник тез ХІХ Міжнародної наукової конференції студентів та аспірантів «Молодь і поступ в біології». 26-28 квітня, 2023, Львів, Україна, 91-92.

10. Zhukrovska K.; Binda E.; Yushchuk O.; Marinelli F.; Fedorenko V. Morphological heterogeneity of Actinoplanes ramoplaninifer ATCC 33076 and its correlation with the level of ramoplanin production. Proceedings of the ХІХ International Scientific Conference of Students and Postgraduate Students «Youth and Progress in Biology». April 26-28, 2023, Lviv, Ukraine, 103.

11. Жукровська К.; Ющук О.; Бінда Е.; Марінеллі Ф.; Федоренко В. Гетерологічна експресія генів StrR-подібних транскрипційних регуляторів з кластерів біосинтетичних генів рамопланіну та черсінаміцину. Фактори експериментальної еволюції організмів. 26-29 вересня, 2023, 33, Додаток «Вибрані тези доповідей», Київ, Україна, 194.

12. Zhukrovska K.; Binda E.; Fedorenko V.; Marinelli F.; Yushchuk O. Investigation of novel cultural properties of Actinoplanes ramoplaninifer ATCC 33076 in relation to ramoplanin production. Proceedings of the 3rd International Electronic Conference on Antibiotics. December 1-15, 2023.

Files

Similar theses