Identificazione di 2,4

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 14292 (2023) Citare questo articolo

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Il composto 2,4-diacetilfloroglucinolo (DAPG) è un antibiotico ad ampio spettro prodotto principalmente da Pseudomonas spp. DAPG svolge un ruolo importante nell'attività di soppressione della malattia di biocontrollo di Pseudomonas spp. Nel presente studio, riportiamo la scoperta del cluster biosintetico DAPG in ceppi di Chromobacterium vaccinii isolati da ambienti acquatici brasiliani e la distribuzione del cluster biosintetico nel genere Chromobacterium. L'analisi filogenetica della proteina phlD suggerisce che il cluster biosintetico è probabilmente entrato nel genere Chromobacterium dopo un evento di trasferimento genico orizzontale con un membro del gruppo Pseudomonas fluorescens. Siamo stati in grado di rilevare tracce di DAPG nelle colture selvatiche e confermare la funzione del cluster con espressione eterologa in Escherichia coli. Inoltre, abbiamo identificato e verificato la presenza di altri metaboliti secondari in questi ceppi. Abbiamo anche confermato la capacità dei ceppi di C. vaccinii di produrre violaceina pigmentata bioattiva e depsipeptide ciclico bioattivo FR900359. È stato segnalato che entrambi i composti hanno attività antimicrobica e insetticida. Questi composti suggeriscono che i ceppi di C. vaccinii dovrebbero essere ulteriormente esplorati per il loro potenziale come agenti di biocontrollo.

Il composto 2,4-diacetilfloroglucinolo (DAPG) è un antibiotico ad ampio spettro originariamente isolato da un ceppo fluorescente di Pseudomonas1. DAPG è sintetizzato da un cluster di polichetide sintasi di tipo III che comprende l'operone phlABCDE2,3. La sintesi è avviata dal gene phlD, che produce floroglucinolo dal malonil-CoA2. Il floroglucinolo viene successivamente acilato per produrre monoacetilfloroglucinolo (MAPG), e una seconda acilazione porta alla produzione di DAPG4.

Successivamente, questa molecola può essere utilizzata per sopprimere gli organismi che causano malattie nel suolo ed è un componente importante dei “terreni che sopprimono le malattie”5 e nelle applicazioni di biocontrollo6. Il DAPG è altamente efficace nel controllare l’agente causale del “declino generale” nel grano (Gaeumannomyces tritici)7 e del “marciume nero della radice del tabacco” (Thielaviopsis basicola)8. Oltre a controllare questi ascomiceti fungini, è stato riportato che DAPG inibisce l'oomicete Pythium ultimum9, il batterio Gram negativo Erwinia carotovora subsp. atroseptica10 e il batterio Gram-positivo Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis11. L'ecologia e l'uso del DAPG nelle applicazioni di biocontrollo rimangono oggetto di studi approfonditi12,13,14.

Le specie Chromobacterium appartengono alla classe di batteri Gram-negativi, i Betaproteobatteri. I ceppi di Chromobacterium sono stati studiati per molte ragioni, tra cui la loro capacità di essere un patogeno opportunista15 e come sistema modello per il rilevamento del quorum nei batteri Gram-negativi16. I cromobatteri sono stati una ricca fonte di molecole bioattive17,18,19. Recentemente sono stati utilizzati e sviluppati come agenti di biocontrollo per controllare gli insetti nocivi20,21 e per controllare i patogeni delle piante22,23,24,25.

In questo studio, mentre esploravamo la diversità del Chromobacterium in un sistema fluviale brasiliano, abbiamo identificato ceppi di Chromobacterium vaccinii che possedevano un cluster biosintetico di polichetide sintasi con omologia con l'operone phlACBDE26. Ciò ha fornito la motivazione per determinare la distribuzione di questo cluster in Chromobacterium spp. e confermare la bioattività del cluster.

Il ceppo tipo di C. vaccinii DSM 25150T è stato ottenuto direttamente dalla Collezione tedesca di microrganismi e colture cellulari DSMZ. Chromobacterium vaccinii CR1 e CR5 erano stati precedentemente isolati da ambienti acquatici in Brasile26. Entrambi i ceppi sono stati isolati da acqua superficiale grezza, raccolta direttamente in flaconi sterili dal corpo idrico tra 0 e 30 cm di profondità, in cui la raccolta e la conservazione dei campioni sono avvenute in conformità alla Guida nazionale alla raccolta e conservazione dei campioni : acqua, sedimenti, comunità acquatiche ed effluenti liquidi27. C. vaccinii CR1 è stato isolato dal torrente João Leite, Goiânia, Goiás, Brasile—Posizione geografica 16° 34′ 30.54" S; 49° 13′ 55.02" WC vaccinii CR5 è stato isolato dal fiume Meia Ponte, Goiânia, Goiás, Brasile— posizione geografica 16° 54′ 16.3'' S; 49° 07′ 37.8'' W. I dettagli di isolamento erano secondo Gomes et al.28.