Genome Analysis of a Variant of Streptomyces coelicolor M145 with High Lipid Content and Poor Ability to Synthetize Antibiotics
Analyse du génome d'un variant de Streptomyces coelicolor M145 ayant un contenu élevé en lipides et une faible capacité à synthétiser des antibiotiques
Résumé
Streptomyces coelicolor M145 is a model strain extensively studied to elucidate the regulation of antibiotic biosynthesis in Streptomyces species. This strain abundantly produces the blue polyketide antibiotic, actinorhodin (ACT), and has a low lipid content. In a process designed to delete the gene encoding the isocitrate lyase (sco0982) of the glyoxylate cycle, an unexpected variant of S. coelicolor was obtained besides bona fide sco0982 deletion mutants. This variant produces 7- to 15-fold less ACT and has a 3-fold higher triacylglycerol and phosphatidylethanolamine content than the original strain. The genome of this variant was sequenced and revealed that 704 genes were deleted (9% of total number of genes) through deletions of various sizes accompanied by the massive loss of mobile genetic elements. Some deletions include genes whose absence could be related to the high total lipid content of this variant such as those encoding enzymes of the TCA and glyoxylate cycles, enzymes involved in nitrogen assimilation as well as enzymes belonging to some polyketide and possibly trehalose biosynthetic pathways. The characteristics of this deleted variant of S. coelicolor are consistent with the existence of the previously reported negative correlation existing between lipid content and antibiotic production in Streptomyces species.
Streptomyces coelicolor M145 est une souche modèle largement étudiée pour étudier la régulation de la biosynthèse des antibiotiques chez Streptomyces. Cette souche produit en abondance l'antibiotique polycétide bleu, l'actinorhodine (ACT) et a un faible contenu en lipides. Dans un processus visant à déléter le gène codant pour l'isocitrate lyase (sco0982) du cycle du glyoxylate, un variant inattendu de S. coelicolor a été obtenu en plus des véritables mutants de délétion sco0982. Ce variant produit 7 à 15 fois moins d'ACT et a un contenu en triacylglycérol et en phosphatidyléthanolamine 3 fois plus élevé que la souche parentale. Le génome de ce variant a été séquencé et a révélé que 704 gènes ont été délétés (9 % du nombre total de gènes) via des délétions de différentes tailles accompagnées d'une perte massive d'éléments génétiques mobiles. Certaines délétions incluent des gènes dont l'absence pourrait être liée à la teneur élevée en lipides totaux de ce variant tels que ceux codant pour les enzymes des cycles du TCA et du glyoxylate, les enzymes impliquées dans l'assimilation de l'azote ainsi que les enzymes appartenant à certaines voies de biosynthèse des polycétides et éventuellement du tréhalose. Les caractéristiques de ce variant de S. coelicolor sont cohérentes avec l'existence de la corrélation négative précédemment démontrée entre contenu en lipides et production d'antibiotiques chez différentes espèces de Streptomyces.
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