This paper presents the complete genome sequence of a novel marine actinomycete, Streptomyces sp. MMBL 11-1. The genome of Streptomyces sp. MMBL 11-1 was obtained through next-generation sequencing using the PacBio Sequel system and Illumina platform provided by Macrogen, Korea. The assembled genome consists of five contigs, with a total length of 8,496,900 bp and a G+C content of 71.6%. The genome harbors multiple biosynthetic gene clusters (BGCs) associated with producing microbial natural products (MNPs). The comprehensive genomic information of this type of strain will serve as a valuable resource for identifying other marine actinomycetes strains.
Genetic determinant for the secondary metabolism was studied in heterologous expression in Streptomyces lividans TK-24 using Streptomyces griseus ATCC 10137 as a donor strain. Chromosomal DNA of S. griseus was ligated into the high-copy number Streptomyces shuttle plasmid, pWHM3, and introduced into S. lividans TK-24. A plasmid clone with 4.3-kb BamHI DNA of S. griseus (pMJJ201) was isolated by detecting for stimulatory effect on actinorhodin production by visual inspection. The 4.3-kb BamHI DNA was cloned into pWHM3 under the control of the strong constitutive ermEp promoter in both directions (pMJJ202); ermEp promoter-mediated transcription for coding sequence reading right to left: pMJJ203; ermEp promoter-mediated transcription for coding sequence reading left to right) and reintroduced into S. lividans TK-24. The production of actinorhodin was markedly stimulated due to introduction of pMJJ202 on regeneration agar. The introduction of pMJJ202 also stimulated production of actinorhodin and undecylproidigiosin in submerged culture employing the actinorhodin production medium. Introduction of pMJJ203 resulted in a marked decrease of production of the two pigments. Nucleotide sequence analysis of the 4.3-kb region revealed three coding sequences: two coding sequences reading left to right, ORF1 and ORF2, one coding sequence reading right to left, ORF3. Therefore, it was suggested that the ORF3 product was responsible for the stimulation of antibiotic production. The C-terminal region of ORF3 product showed a local alignment with Myb-related transcriptional factors, which implicated that the ORF3 product might be a novel DNA-binding protein related to the regulation of secondary metabolism in Streptomyces.
Approximately twelve hundred strains of Actonomycetes isolated from domestic soli were tested for their ability to produce extracellular phytase. Of all these isolates a strain, YB-26, that had the highest potential for phytase activity was chosen. The nucleotide sequence of 16S rDNA of the isolate YB-26 showed the highest similarity to that of strains beloning to genus Streptomyces. The partially purified extracellular phytase was obtained from the culture filtrate of Streptomyces sp. YB-26 grown on GSM broth by ammonium sulfate precipitation (15-70%), DEAE-Sepharose column and Q-Sepharose column chromatography. The partially purified enzyme showed the maximum activity for hydrolysis of phyate at $60^{\circ}C$ and pH 7.0, and retained 90% of its maximum activity at the range of pH $6.0{\sim}8.0$. It was thermolabile and its thermostability did not increase in the presence of calcium chloride.
Tautomycetin (TMC), which is produced by Streptomyces sp. CK4412, is a novel activated T cell-specific immunosuppressive compound with an ester bond linkage between a terminal cyclic anhydride moiety and a linear polyketide chain bearing an unusual terminal alkene. Antifungal activity against Aspergillus niger and TMC productivity assayed by HPLC using culture extracts from Streptomyces sp. CK4412 grown on solid medium adjusted at various pH were measured. The cells cultured at acidic pH (pH 4-5) medium exhibited much stronger antifungal activity as well as higher TMC productivity than those cultured at neutral pH medium, implying that the acidic pH-shock should be an efficient strategy to induce the productivity of secondary metabolites in Streptomyces culture.
Several Streptomyces strains were tested for potent antifungal agents active against phytopathogenic fungi. Among the tested, S. hygroscopicus MJM1004 showed a potent antifungal activity when assayed using Candida albicans as indicator organism. With the strain of MJM1004, fermentation medium for the production of an antifungal agent was developed with varying carbon sources, nitrogen sources, and mineral elements, which resulted in the highest productivity in the medium containing 2% soybean meal, 1% glucose, 2% starch, 0.3% $CaCO_3$, 0.05% $MgSO_4{\cdot}7H_2O$, 0.05% $K_2HPO_4$. The active compound showed a broad spectrum of antifungal activity against several plant pathogenic fungi. The antifungal compound was purified and showed the physicochemical characteristics similar to azalomycin F complex in NMR and MS analysis.
Studies were carried out to investigate the optimal culture conditions for the production of penicillinase using a strain of Streptomyces sp. isolated from soil, YS-40. Among the carbon and nitrogen sources, glucose and L-asparagine increased the peniciilinase production. The addition of M $n^{++}$, $Ca^{++}$ and L $i^{+}$ increased the enzyme production, but depressed by F $e^{+++}$, F $e^{++}$, $Mg^{++}$, Z $n^{++}$, A $g^{++}$, $Ba^{++}$ and S $n^{++}$. L-Leucine slightly increased the enzyme production but L-histidine, L-methionine depressed. Among the vitamins riboflavine, i-inositol, hesperidine, niacin-amide, biotin, folic acid, DL-$\alpha$-lipoic acid increased the enzyme formation. The addition of cephradine, cephalexin, ampicillin, cloxacillin more increased the enzyme formation than that of other$\beta$-lactam antibiotics and antibiotics. Optimal pH and temperature on the enzyme formation was pH 7.0 and 28$^{\circ}C$ respectively Amount of the enzyme production reached at maximum with incubation for 3 days on the optimal condition.
Trypsin inhibtor produced by Streptomyces sp. S-217 was purified by solvent extraction and various column chromatographies. and physico-chemical properties of the inhibitor were investigated. Inhibitor complex was formed for incubation of 10 min. Streptomyces 5-217 showed the highest production of trypsin inhibitor when it was cultivated at $37^{\circ}C$ for 66 hr in the medium containing 2% mannitol & 0.9% peptone, pH 7.0. Trypsin inhibitor was purified by column chromatography and high performance liquid chromatography. Trypsin inhibitor indicated the maxium wavelength at 215 nm and solubilities in water, methanol and dimethyl sulfoxide were 95, 70 and 75%, respectively. The concentration of 50% inhibition ($IC^{50}$) was 15 $\mu$g/ml. The inhibitor was stable on heating at $100^{\circ}C$ for 60 min in pH 5~9 and was more stable in alkaline region than acidic region.
A streptomycete strain was isolated from the soil samples from Korea. The chemotaxonomy and 16S rDNA sequencing confirmed that the strain belonged to the genus Streptomyces and we named it Streptomyces sp. AO-0511. Two antibiotics, herbimycin A and dihydroherbimycin A produced by this strain were tested for their physico-chemical and biological characteristics. Both compounds were stable under acidic pH. Dihydroherbimycin A was more heat-stable and polar compared with herbimycin A. Only weak antibacterial activities were detected against Bacillus subtilus ATCC 6633 and Micrococcus luteus ATCC 9341. However, herbimycin A and dihydroherbimycin A showed strong inhibitory activities on lung cancer cells (A549 cells) and leukemia cells (HL-60). The cytotoxicity was determined using L5178Y and P388 cell lines. The results showed that herbimycin A and dihydroherbimycin A had lower toxic effects on the cells compared with the standard compounds, comptothecin and cyclosporin A. Therefore, both compounds could be good candidates for the development of new anticancer drugs.
Virginiae butanolide C(VB-C) is one of the butyrolactone autoregulators, which triggers the production of virginiamycin in Streptomyces virginiae. In order to investigate the function of VB-C as inducer in other strains, Streptomyces erythraeus was used as a test strain(parent). VB-C binding receptor gene was introduced into S. erythraeus(transformant) and the production of VBs and specific VB-C binding protein were analysed in parent and transformant. When 300ng/ml of the synthetic VB-C was added at 0, 20, 44 h cultivation of the parent and at 44 h cultivation of the transformant, the initial production times a antibiotics were shortened by more than 8 and 6 h, respectively. The transformant showed strong antibiotic activity against B. subtilis. These results suggest that the VB-C might have an ability to induce the production of secondary metabolites in S. erythraeus.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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