Мережі генів регуляції вторинного метаболізму актиноміцетів: плейотропні регулятори

Abstract

Зроблено огляд сучасних досягнень в дослідженні та практичному застосуванні плейотропних генів, які регулюють продукцію антибіотиків у актиноміцетів. Розглянуто основні регуляторні механізми за участі таких генів, що виявлені у цих бактерій. Наведені в огляді приклади демонструють, що маніпулювання регуляторними системами, які впливають на синтез антибіотиків, є важливим напрямком метаболічної інженерії актиноміцетів. Крім того, вивчення цих генів є підґрунтям для розробки генно-інженерних підходів до активації «мовчазної» частини вторинного метаболому актиноміцетів, потенціал якого щодо продукції біологічно активних сполук значно перевищує той, що вивчено за допомогою традиційного скринінгу мікроорганізмів. Крім суто практичних завдань, дослідження плейотропних регуляторних генів дасть змогу краще зрозуміти шляхи еволюції складних регуляторних систем, що координують експресію генних оперонів, кластерів і регулонів, задіяних у контролі вторинного метаболізму та морфогенезу актиноміцетів.

Дан обзор современных достижений в исследовании и практическом применении плейотропных регуляторных генов продукции антибиотиков у актиномицетов. Рассмотрены основные регуляторные механизмы, обнаруженные у этих бактерий. Приведенные в обзоре примеры показывают, что манипулирование регуляторными системами, влияющими на син-тез антибиотиков, является важным направлением метаболической инженерии актиномицетов. Кроме того, изучение этих генов служит основой для разработки генно-инженерных подходов к активации «молчащей» части вторичного метаболома актино-мицетов, потенциал которого в продуцировании биологически активных соединений значительно превышает тот, который изучен при помощи традиционного скрининга микроорганизмов. Помимо чисто практических задач, исследование генов регуляции биосинтеза антибиотиков позволит лучше понять пути эволюции сложных регуляторных систем, координирующих экспрессию генных оперонов, кластеров и регулонов, участвующих в контроле вторичного метаболизма и морфогенеза актиномицетов.

Current advances in the research and practical application of pleiotropic regulatory genes for antibiotic production in actinomycetes are reviewed. The basic regulatory mechanisms discovered in these bacteria are outlined. The examples described in the review show the importance of the manipulation of regulatory systems that affect the synthesis of antibiotics for the metabolic engineering of actinomycetes. Also, the study of these genes is the basis for the development of genetic engineering approaches to the induction of the “cryptic” part of the actinomycetes secondary metabolome, the capacity of which for the production of biologically active compounds is much larger than the diversity of antibiotics underpinned by traditional microbiological screening. Besides practical problems, the study of regulatory genes for antibiotic biosynthesis will provide insights into the process of evolution of complex regulatory systems that coordinate the expression of gene operons, clusters, and regulons, involved in the control of the secondary metabolism and morphogenesis of actinomycetes.