Myxococcus stipitatus DSM 14675의 melithiazol 생합성 유전자 분석

Melithiazol은 점액세균 Melitangium lichenicola, Archangium gephyra, Myxococcus stipitatus에 의해 생산되는 항진균 물질이다. M. lichenicola의 melithiazol 생합성 유전자는 이미 알려져 있지만, A. gephyra와 M. stipitatus의 melithiazol 생합성 유전자들은 아직까지 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 유전체 서열 분석과 돌연변이 분석을 통해 M. stipitatus DSM 14675 균주로부터 37.3 kb 크기의 melithiazol 생합성 유전자군을 발견하였다. 이 유전자군은 9개(MYSTI_04973-MYSTI_04965)의 유전자로 구성되어 있는데, 4개의 polyketide synthase 모듈과 3개의 nonribosomal peptide synthase 모듈, 그리고 fumarylacetoacetate hydrolase, S-adenosylmethionine-dependent methyltransferase, nitrilase를 암호화하는 것으로 분석되었다. 플라스미드 삽입 돌연변이를 통해 MYSTI_04972 유전자 또는 MYSTI_04973를 불활성화시켰을 때 melithiazol 생산능이상실되었다. MYSTI_04972부터 MYSTI_04965까지의 8개 유전자가 암호화하는 melithiazol 생합성 모듈의 구성은 M. lichenicola Me l46에서와 유사하였다. 하지만 첫 번째 유전자(MYSTI_04973)에 의해 암호화되는 로딩 모듈의 구성은 M. lichenicola Me l46과 달랐는데, 이러한 차이는 M. stipitatus 균주들이 어떻게 M. lichenicola Me l46과는 다른구조의 melithiazol 유도체들을 생산하는지 설명해준다. Melithiazols are antifungal substances produced by the myxobacteria Melitangium lichenicola, Archangium gephyra, and Myxococcus stipitatus. Melithiazol biosynthetic genes have been identified in M. lichenicola, but not in A. gephyra and M. stipitatus until now. We identified a 37.3-kb melithiazol biosynthetic gene cluster from M. stipitatus DSM 14675 using genome sequence analysis and mutational analysis. The cluster is comprised of 9 genes (MYSTI_04973 to MYSTI_04965) that encode 4 polyketide synthase modules, 3 nonribosomal peptide synthase modules, a putative fumarylacetoacetate hydrolase, a putative S adenosylmethionine- dependent methyltransferase, and a putative nitrilase. Disruption of the MYSTI_04972 or MYSTI_ 04973 gene by plasmid insertion resulted in defective melithiazol production. The organization of the melithiazol biosynthetic modules encoded by 8 genes from MYSTI_04972 to MYSTI_04965 was similar to that in M. lichenicola Me l46. However, the loading module encoded by the first gene (MYSTI_04973) was different from that of M. lichenicola Me l46, explaining the difference in the production of melithiazol derivatives between the M. lichenicola Me l46 and M. stipitatus strains.