The polyene antibiotics including nystatin, pimaricin, amphotericin and candicidin are a family of most promising antifungal polyketide compounds, typically produced by rare actinomycetes species. The biosynthetic gene clusters for these polyenes have been previously investigated, revealing the presence of highly homologous biosynthetic genes among polyene-producers such as polyketide synthase (PKS) and cytochrome P450 hydroxylase (CYP) genes. Based on amino acid sequence alignment among actinomycetes CYP genes, the highly-conserved regions specific for only polyene CYP genes were identified and chosen for degenerate PCR primers, followed by the PCR-screening with various actinomycetes genomic DNAs. Among tested several polyene non-producing actinomycetes strains, Pseudonorcardia autotrophica strain was selected based on the presence of PCR product with polyene-specific CYP gene primers, and then confirmed to contain a cryptic novel polyene hydroxylase gene in the chromosome. These results suggest that the polyene-specific hydroxylase gene PCR should be an efficient way of screening and isolating potentially-valuable cryptic polyene antibiotic biosynthetic genes from various microorganisms including rare actinomycetes.
한국응용약물학회 1998년도 Proceedings of UNESCO-internetwork Cooperative Regional Seminar and Workshop on Bioassay Guided Isolation of Bioactive Substances from Natural Products and Microbial Products
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pp.163-165
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1998
The use of synthetic pesticides in crop production, brings the possibility of a nonselective toxicity and accumulation of toxic compounds in the environment. As an alternative, bioactive compounds from actinomycetes can provide a rich source for biodegradable pesticides. A variety of biological activities such as antibacterial, antifungal, herbicidal, insecticidal and anticoccidial are associated with these microbial metabolites. Studies on the production of bioactive compounds from marine-derived actinomycetes have been very few, compared to the terrestrial actinomycetes. With their unique metabolic and physiological capabilities, the marine actinomycetes can be useful producers of novel metabolites.
About two thirds of the naturally occurring antibiotics have been discovered from actinomycetes. Therefore, the probability of discovering further new antibiotics from actinomycetes is declining as many known metabolites are isolated repeatedly. However, various efforts leave been made in order to enhance the probability of discovering novel compounds. In the present study, we have developed new screening strategies based on the antibiotic biosynthetic pathway, and the genetic information, utilizing polymerase chain reaction. We have selected macrolide type polyketides. In order to divide the ansamycin group antibotic of macrolide type polyketides, we have selected 3-amino-5-hydroxybenzoic acid (AHBA) moiety which contains a biosynthetically unique structural element in the group as a target molecules. Oligonucleotide primers were designed to amplify DNA fragments of macrolide type polyketide synthase and AHBA synthase genes from fourteen actinomycetes species. This method was successfully applied to all three of the known macrolide type polyketide produccing actinomycetes tested. In addition, it also identified the presence of potential macrolide type polyketide producing genes from seven actinomycetes that were known to produce none of macrolide type polyketides, and AHBA biosynthetic genes in one actinomycetes. This technique is potentially useful for the screening of new antibiotices and cloning of their biosynthetic genes.
방선균은 종류, 형태, 생활환(life cycle)등이 매우 다양하다. 특히 속(genus)과 종(species)의 다양성은 다른 어떤 미생물 보다도 다양하여 현재 50여종의 방선균 genus가 보고되었다. 그 중에서도 Streptomyces 속이 제일 다양하여 현재 220여종의 species가 보고되었다. 이와같은 방선균의 종의 다양성은 2000년경에는 약 55종의 genus와 250여종의 Streptomyces species로 정착될 것으로 예상된다. 또한 방선균의 형태나 생리적 특성은 배양조건에 따라서 크게 변화하며 다양한 life cycle을 갖는다. Nocardia, Streptomyces, Kitasatosporia, Geodermatophilus, Sporichthya 등 대표적인 방선균의 영양배지조건에 따른 life cycle을 정리 보고한다.
From 5 forest soil samples, the isolation frequency of oligotrophic Actinomycetes was investigated with nutrient and minimal media. The frequency of soil Actinomycetes by the minimal media. The frequency of soil Actinomycetes by the minimal media of DHV, WA, BA and NA was similar to the value by HV nutrient medium. In addition, different Actinomycetes were isolated from all the media used in this experiment and then their growth were tested on nutrient (Bennett's agar) and minimal media(WA). In consequent, the number of different Actinomycetes from minimal media was 26.1 strains, whereas the number of from nutrient medium (HV) was 26.6 strains. Furthermore, the percentage of facultative and obligate strains among the oligotrophic Actinomycetes was 90% and 10%, respectively.
The marine actinomycetes are very interesting microorganisms for finding of new antibiotics, because they are inhabited in marine environmental conditions, such as salinity, organic material and low concentration of nutrient components that are differ from those of land. In this study, the actinomycetes producing antibiotics from sea waters and bottom deposit samples collected at east coast of Korea were investigated to invent new antibiotics. Nine actinomycetes strains having the antimicrobial activity of 431 actinomycetes were selected from sea waters and bottom deposit samples. Among the 9 strains, the strain having the highest antimicrobial activity was classified to Streptomyces sp. and named Streptomyces sp. NS 13239.
본 연구에서는 경안천 유역에 있는 주유소 오염토양으로부터 대표적인 아조계 염료 congo-red분해능이 우수한 토양 방선균, SMA-2를 분리 선별하고, SMA-2의 배양조건을 최적화하여 2,4-dichlorophenol의 산화에 관여하는 actinomycetes lignin peroxidase(ALiP)의 활성도에 대한 특성을 규명하였다. 기존에 보고된 방선균 유래 ALiP와는 달리, SMA-2유래 ALiP효소는 pH6에서 최고의 활성을 보였으며, 2,4-DCP와 $H_2$$O_2$에 대한 Km값이 각각 0.21mM과 8.5mM로 측정되었다. 또한 최적화된 배지에서 성장한 SMA-2의 배양액은 2,4-dichlorophenol 뿐만 아니라 2-chlorophenol, 2,4,6-trichlorophenol, 2,6-dichlorophenol, phenol, 4-chloropheno떼 대해서도 산화능을 보임으로써, 토양 방선균을 이용한 염화 페놀계 화합물이 포함된 오염 토양의 생복원 가능성을 제시하였다.
Different actinomycete strains were isolated from natural lime caves of Ondal Chemongok Hwanseon and Yongyeon which are located at Kangwon or chungcheongbook province in Korea and were identified to the genus level. Soil sam-ples were collected at 6 sites inside and 2 sites outside of each natural lime cave, As the result the strains belonging to genus Streptomyces and rare actinomycetes were isolated at the average of 2.1 and 3.4 strains per g soil on inside cave whereas which were isolated at the 6.0 and 1.8 strains per g soil on outside cave. How-ever the generic distribution of Streptomyces and rare actinomycetes isolated from outside cave was quite dif-ferent from that of inside cave. It was shown that rare actinomycetes at natural lime caves is generally highly abundant than Streptomyces.
From the soils collected seasonally at the 0.5~2cm and 50$\pm$1cm depths of riverside, different strains of actinomycetes were isolated and identified to the genus. At the 0.5~2cm depth, Streptomyces and rare actinomycetes were in total 73 and 62 strains, respectively. Streptomyces was approximately 2-fold more in spring and autumn than summer, and rare actinomycetes was at least 4-fold more in autumn and winter than spring. At the 50$\pm$1cm depth, Streptomyces and rare actinomycetes were in total isolated 53 and 41 strains, and these were at least 2-fold more diverse in autumn than spring, summer, and winter.
토양으로부터 분리되고 세포외로 pepsin 저해물질을 생산하는 Actinomycetes GF 155-2의 플라스크 배양에 의한 pepsin 저해물질 최적배양조건은 2% glucose, 0.7% polypeptone, 초기 pH7.0, 배양 60시간, 배양온도 3$0^{\circ}C$였으며 무기염의 효과는 크게 영향이 없었다. 발효조 배양물 5ι를 유안염석하여 methanol로 추출한 후 활성탄에 흡착하고 Amber-lite IR-120, XAD-2 및 silicagel 60 column chromatography한 결과 약 15mg의 무색 침상물질을 수득하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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