Mining and characterization of antimicrobials from plant growth-promoting rhizobacteria isolated from perennial ryegrass

Antibacteriële middelen ontdekt bij bodembacteriën

Plantengroei bevorderende rhizobacteriën (PGPR, bodembacteriën die in een symbiotische relatie met de plant leven) vormen een goed alternatief voor kunstmest en bestrijdingsmiddelen. Bovendien kunnen PGPR antimicrobiële stoffen produceren die mogelijk als antibiotica kunnen dienen, waar veel vraag naar is vanwege de snel opkomende antibioticaresistentie.

Zhibo Li beschrijft in zijn proefschrift de isolatie en screening van zeven PGPR stammen voor gebruik op Engels raaigras, een cruciale weideplant die wereldwijd verspreid is. Analyse van het genoom van nieuw geïsoleerde PGPR stammen onthult een groot aantal biosynthetische genclusters (BGC's) van secundaire metabolieten, waarvan sommige onbekend zijn. Een van de meest interessante stammen, Brevibacillus laterosporus MG64, vertoont uitstekende biocontroleactiviteit, en 80% van de BGC's zijn nog niet toegewezen aan bekende producten.

Karakterisering van de secundaire metabolieten van B. laterosporus MG64 door Li leidde tot de ontdekking van drie families van stoffen die een antimicrobiële werking hebben: relacidines, bogorols en succilines. Relacidines vormen een klasse van kationische cirkelvormige lipopeptiden die selectief Gram-negatieve bacteriën bestrijden door het oxidatieve fosforylatieproces te beïnvloeden. Bogorols zijn een klasse van kationische lineaire lipopeptiden die actief zijn tegen zowel Grampositieve bacteriën als Gramnegatieve bacteriën. Modificatie van bogorols via succinylering van Orn3 resulteert in de formatie van succilines. Introductie van een lipideketen in bogorols en succilines wordt gemedieerd door een adenyleringsdomein, terwijl valinol aan de C-terminus wordt gevormd door een tweestaps reductie.

Ten slotte laat een transcriptoom studie zien dat de expressie van sporulatiegenen en BGC’s van secundaire metabolieten gereguleerd wordt tijdens interactie met pathogenen. Het promotieonderzoek van Li biedt een uitgebreid begrip van de PGPR stam B. laterosporus MG64 en zijn antimicrobiële stoffen, en breidt onze kennis uit over de biosynthese van lipopeptiden.

Zhibo Li verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Moleculaire Genetica van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) met financiering via een Chinese Scholarship Grant.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/e2365f8f-a159-4dbe-9a08-c1781cc60f11