Exploiting the natural products of novel myxobacteria : phylogenetic and fatty acid perspectives and bioactive compound discovery

Abstract

Myxobacteria synthesise diverse and interesting secondary metabolites with impressive biological activities and modes of action. In an effort to uncover new bioactive compounds, world-wide samples were explored using various cultivation and isolation techniques. Several novel isolates were successfully cultivated representing a new family (Phaselicystidaceae) and new genera (Phaselicystis, Aetherobacter, Minicystis, Pseudochondromyces). Based on 16S rRNA gene sequence analysis, they appear to represent the so-far "uncultivated'; group of myxobacteria. During the chemical characterisation of novel isolates, large quantities of commercially valuable polyunsaturated fatty acids (PUFAs) were detected by GC-MS analysis. Eight PUFAs, comprising different ω-3 and ω-6 fatty acids (FAs), were identified for the first time in myxobacteria. Based on FA and 16S rRNA gene analyses, myxobacteria were again proven to be a coherent group. This finding not only pioneers the chemo-phylogenetic correlation of myxobacteria but also aids in the identification of potentially new PUFA-producing strains. The study also highlights the discovery of new bioactive compounds in the novel species Aetherobacter rufus SBSr003T. Semi-preparative HPLC separations yielded two novel bioactive compounds. Ongoing NMR analysis will enable elucidation of the compounds'; structures. Overall, myxobacteria were exemplified as model organisms for many wide and promising applications.

Myxobakterien synthetisieren vielfältige und interessante Sekundärmetabolite mit beeindruckenden biologischen Aktivitäten und Wirkmechanismen. Auf der Suche nach neuen bioaktiven Verbindungen wurden Proben aus der ganzen Welt mittels unterschiedlicher Kultivierungs- und Isolierungstechniken erforscht. Einige neue Isolate wurden erfolgreich kultiviert und repräsentieren neue Familien (Phaselicystidaceae) und neue Gattungen (Phaselicystis, Aetherobacter, Minicystis, Pseudochondromyces). 16S-rRNA-Gensequenzanalysen ergaben, dass sie die bisher "unkultivierte" Gruppe von Myxobakterien zu vertreten scheinen. Bei der chemischen Charakterisierung der neuen Isolate mittels GC-MS-Analyse wurden große Mengen mehrfach ungesättigter Fettsäuren (PUFAs) von hohem kommerziellem Wert nachgewiesen. Acht PUFAs, die verschiedene ω-3 und ω-6 Fettsäuren (FAs) umfassen, wurden erstmals in Myxobakterien identifiziert. Bei FA-Analysen und 16S-rRNA-Gensequenzanalysen erwiesen sich die Myxobakterien abermals als einheitliche Gruppe. Diese Feststellung bereitet nicht nur den Weg für die chemo-phylogenetische Zuordnung der Myxobakterien, sondern hilft ferner dabei potenzielle neue Stämme, die PUFAs produzieren, zu identifizieren. Die vorliegende Arbeit hebt auch die Entdeckung neuer bioaktiver Verbindungen aus der neuen Art Aetherobacter rufus SBSr003T hervor. Mittels semi-präparativer HPLC-Auftrennungen wurden zwei neuartige bioaktive Verbindungen gewonnen. NMR-Analysen ermöglichen derzeit die Strukturaufklärung dieser Verbindungen. Insgesamt wurde veranschaulicht, dass Myxobakterien als Modelorganismen für viele umfangreiche und vielversprechende Anwendungen dienen können.