Screening of polyketide genes from Brazilian Atlantic Forest soil

• Autores: Roger David Castillo Arteaga, Simone Ichiwaki, Karen Massini, Leandro Maza Garrido, Edith Mariela Burbano-Rosero, Gabriel Padilla, Juan Carlos Salcedo-Reyes
• Localización: Universitas Scientiarum, ISSN-e 2027-1352, ISSN 0122-7483, Vol. 22, Nº. 1, 2017, págs. 87-96
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Avaliação de genes biossintéticos de policetídeos provenientes do solo da Mata Atlântica Brasileira
  • Evaluación de genes biosintéticos de policétidos provenientes de suelo de la selva atlántica brasileñae
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• Resumen
  • español

    Resumen El suelo es una fuente importante de microrganismos con potencial para producir compuestos bioactivos. Dado que la gran mayoría de estos microorganismos no puede cultivarse, la metagenómica se ha convertido en una herramienta útil para evaluar dicho potencial. El objetivo del presente estudio fue evaluar los genes biosintéticos de policétidos (PKS) presentes en una biblioteca metagenómica construida a partir de una muestra de suelo aislada de la selva atlántica brasileña. La biblioteca comprende 5000 clones con insertos de DNA entre 40 y 50 Kb. La caracterización de clústeres de genes biosintéticos de estas moléculas es una alternativa promisoria para elucidar el potencial biotecnológico de los compuestos bioactivos en comunidades microbianas. Los genes biosintéticos de PKS se evaluaron usando cebadores degenerados. Se aislaron los clones positivos para sistemas PKS y sus secuencias de nucleótidos se analizaron con herramientas bioinformáticas. La evaluación arrojó dos clones positivos para genes de PKS II. Además, se observaron variaciones en las secuencias de genes de PKS II de la biblioteca metagenómica cuando se compararon con las secuencias de las bases de datos de cetosintasas. Estos hallazgos proporcionan nueva información sobre la posible relación entre nuevos genes biosintéticos y la producción de nuevos metabolitos secundarios.

  • English

    Abstract Soil is a large source of microorganisms with potential to produce bioactive compounds. Since most of them cannot be cultured, metagenomics has become a useful tool in order to evaluate this potential. The aim of this study was to screen biosynthetic polyketide genes (PKS) present in a metagenomic library constructed from a soil sample isolated from the Brazilian Atlantic Forest. The library comprises 5000 clones with DNA inserts between 40 and 50 Kb. The characterization of the biosynthetic gene clusters of these molecules is a promising alternative to elucidate the biotechnological potential of bioactive compounds in microbial communities. The PKS genes were screened using degenerated primers. The positive clones for PKS systems were isolated, and their nucleotide sequences analysed with bioinformatics tools. The screening yielded two positive clones for PKS II genes. Furthermore, variations in the sequences of the PKS II genes from the metagenomic library were observed when compared with sequences of ketosynthases’ databases. With these findings we gain insight into the possible relation between new biosynthetic genes and the production of new secondary metabolites.

  • português

    Resumo O solo é uma fonte de importante de microrganismos com potencial para produzir compostos bioativos. Considerando que a maioria destes microrganismos não se pode cultivar, a metagenômica tem se convertido em uma ferramenta útil para avaliar este potencial. O objetivo deste estudo foi avaliar os genes biossintéticos de policetídeos (PKS) presentes em uma biblioteca metagenômica construída a partir de uma amostra de solo isolada da Mata Atlântica brasileira. A biblioteca compreende 5000 clones com insertos de DNA entre 40 e 50 Kb. A caracterização de clusters de genes biossintéticos destas moléculas é uma alternativa promissora para elucidar o potencial biotecnológico de compostos bioativos em comunidades microbianas. Os genes PKS foram avaliados usando primers degenerados. Os clones positivos para sistemas PKS foram isolados e suas sequências de nucleotídeos foram analisadas com ferramentas de bioinformática. A avaliação forneceu dois clones positivos para genes PKS II. Além disso, variações nas sequências dos genes PKS II da biblioteca metagenômica foram observadas quando comparadas com sequências da base de dados de cetosintases. Com estas descobertas obtivemos uma visão sobre uma possível relação entre novos genes biossintéticos e a produção de novos metabólitos secundários.