Biosynthesis and heterologous production of vioprolides from myxobacteria

Abstract

Natural products from bacteria play an important role in disease control. In this thesis, we investigated the biosynthetic mechanism of vioprolides. Vioprolides are peptolides produced by the myxobacterium Cystobacter violaceus Cb vi35 with prominent cytotoxicity and anti-fungal activity. Here we elucidated the biosynthetic pathway of vioprolides and expressed the vio gene cluster successfully in heterologous hosts Myxococcous xanthus DK1622 (ΔmchA), Burkholderia sp. DSM7029 and Pseudomonas putida KT2440. Vioprolides are initially synthesized as previoprolides which undergo post- assembly deacylation and extracellular secretion. We identified an unusual C domain in the NRPS machinery that catalyzes glycerate esterification in the initiation of the assembly line, and validated this process by in vitro biochemical characterization. Furthermore, site-directed mutagenesis was carried out to generate various novel vioprolide derivatives.

Naturprodukte aus Bakterien spielen eine wichtige Rolle bei der Krankheitskontrolle. In dieser Arbeit untersuchten wir die Biosynthese von myxobakteriellen Wirkstoffen, den Vioproliden. Vioprolide sind Peptolide und werden vom Myxobakterium Cystobacter violaceus Cb vi35 mit prominenten Zytotoxizität und antifungaler Aktivität produziert. Hier erläutern wir den Biosyntheseweg der Vioprolide. Wir exprimierten das „vio“ Gencluster erfolgreich in folgenden heterologen Wirten: Myxococcous xanthus DK1622 (ΔmchA), Burkholderia DSM 7029 und Pseudomonas putida KT2440. Vioprolide werden zunächst als Pre-vioprolide synthetisiert, die „Post- Assembly“ einer Deacylierung und extrazellulärer Sekretion unterliegen. Wir identifizierten eine ungewöhnliche C-Domäne, die eine Glyzerinveresterung zu Beginn der Biosynthesekette katalysiert und validierten diesen Prozess durch in vitro Studien für die biochemische Charakterisierung. Weiterhin wurde „Site- directed“ Mutagenese durchgeführt, um verschiedene Derivative der Vioprolide zu erzeugen.