Lavasamicine – Nuovi prodotti naturali provenienti da batteri della collezione DSMZ
Un ceppo di Streptomyces recentemente caratterizzato produce sostanze naturali finora sconosciute
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Grazie a una stretta collaborazione, i ricercatori dell’Istituto Leibniz DSMZ – Collezione tedesca di microrganismi e colture cellulari e del Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni (HZI) hanno scoperto due prodotti naturali finora sconosciuti. La lavasamicina A e B sono prodotte dal batterio Streptomyces barkulensis subsp. lavasanensis, isolato da un campione di terreno prelevato a Lavasan, in Iran, e caratterizzato come nuova sottospecie presso il DSMZ. I risultati sono stati pubblicati sulla rinomata rivista *Journal of Natural Products*.
Streptomyces barkulensis sottospecie lavasanensis
DSMZ
Nuovi ceppi batterici come fonte di antibiotici
I batteri del genere Streptomyces producono un’enorme varietà di composti naturali, tra cui gli antibiotici. Ceppi batterici filogeneticamente affini producono spesso metaboliti secondari simili. Pertanto, lo studio di ceppi che differiscono nelle loro relazioni filogenetiche dai produttori noti può rappresentare una strategia utile nella ricerca di nuovi prodotti naturali. La collezione di risorse microbiche del DSMZ costituisce una base importante per questa ricerca: conserva microrganismi caratterizzati che non sono stati ancora studiati in modo esaustivo per quanto riguarda il loro potenziale di produzione di prodotti naturali, compresi gli antibiotici.
Scoperta di due lavasamicine
I ricercatori hanno isolato due prodotti naturali finora sconosciuti dal ceppo Streptomyces barkulensis subsp. lavasanensis, recentemente caratterizzato, denominandoli lavasamicina A e B. Entrambe appartengono alla classe dei derivati dell’antrachinone e contengono un gruppo zuccherino insolito. La lavasamicina B presenta inoltre un raro elemento strutturale noto come unità butenolide. Nei test di laboratorio, la lavasamicina A ha inibito la crescita del batterio Gram-positivo Bacillus subtilis, mentre per la lavasamicina B non è stata osservata alcuna attività di questo tipo nelle condizioni testate. Le caratteristiche strutturali e le diverse attività biologiche dei due composti li rendono interessanti aggiunte alla diversità dei prodotti naturali microbici e forniscono una base per ulteriori indagini sulla loro biosintesi e sulle loro proprietà.
Caratterizzazione del cluster genico biosintetico
Oltre all’analisi chimica, il team ha studiato le basi genetiche della produzione della lavasamicina. I ricercatori hanno confermato sperimentalmente l’esistenza del cluster genico biosintetico responsabile della produzione dei composti, un cluster di polichetide sintasi di tipo II, e hanno dimostrato che un repressore ne inibisce la produzione. L’inattivazione di questo regolatore ha portato a un aumento sostanziale della produzione di lavasamicina. Questi risultati forniscono approfondimenti sui meccanismi regolatori alla base della biosintesi della lavasamicina e dimostrano come i livelli di produzione possano essere influenzati attraverso modifiche genetiche mirate.
Una collaborazione che fa progredire la ricerca sui prodotti naturali
«La combinazione di caratterizzazione tassonomica, chimica dei prodotti naturali e indagini genetiche mirate ci consente di scoprire nuovi prodotti naturali, compresi gli antibiotici, e di comprenderne meglio la biosintesi. Il nostro studio evidenzia inoltre il potenziale di ceppi di Streptomyces finora poco esplorati per la ricerca sui prodotti naturali», afferma la Prof.ssa Dr. Yvonne Mast, Direttrice Scientifica ad interim dell’Istituto Leibniz DSMZ e Responsabile del Dipartimento Risorse Biologiche per la Bioeconomia e la Ricerca Sanitaria.
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