Natural Product Genome Mining

点击翻译按钮获取中文摘要

Project Summary    This  renewal  application  builds  upon  a  productive  collaboration  between  the  Moore  (biosynthesis/natural  products  chemistry)  and  Jensen  (bioinformatics/microbiology)  labs.  It  seeks  to  capitalize  on  the  biosynthetic  potential  maintained  in  bacterial  genomes  by  developing  three  specific  areas  of  research:  1)  Transcriptome  guided  natural  product  discovery,  2)  Heterologous  expression,  production,  and  characterization  of  Salinispora  secondary  metabolites,  and  3)  Characterization  and  exploitation  of  secondary  metabolite  regulation.  The  research  will  be  implemented  using  the  model  marine  actinomycete  genus  Salinispora,  for  which  a  unique  culture  collection  and  a  large  number  of  genome  sequences  are  available.  Comparative  transcriptomics  will  be  used  to  distinguish  between  silent and expressed gene clusters, identify key regulatory elements associated with their silencing, and  prioritize  clusters  for  heterologous  expression  and  product  characterization.  The  resulting  compounds  will  be  isolated,  characterized,  and  subjected  to  biological  testing.  A  workflow  has  been  developed  to  target  gene  clusters  that  possess  the  highest  probability  to  yield  structurally  unique  and  biologically  active  compounds.  The  mechanistic  enzymology  associated  with  unique  structural  features  will  be  interrogated  and  used  to  inform  future  structure  predictions.  This  project  will  specifically  address  the  regulation  of  secondary  metabolism  by  testing  the  effects  of  salinipostin  as  an  A-­factor-­like  regulator,  identifying  the  genetic  basis  for  a  spontaneous,  pigment-­less  mutant  that  is  reduced  in  secondary  metabolite  production,  and  introducing  regulatory  elements  whose  disruption  has  been  linked  to  gene  cluster silencing in specific strains. The fundamental goals are to develop new tools and approaches to  identify  the  natural  products  encoded  in  bacterial  genomes,  obtain  new  information  about  the  mechanistic  biochemistry  responsible  for  their  assembly,  and  to  develop  more  efficient  approaches  to  mine bacterial genomes for the structurally unique and biologically active compounds they encode. The  research  effectively  combines  the  complimentary  expertise  of  two  research  groups  in  the  areas  of  marine microbiology, biosynthesis, and natural product discovery.