Анотація до роботи:

Ребець Ю.В. Генетичні механізми регуляції біосинтезу ландоміцину Е у штаму Streptomyces globisporus 1912. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.22 – молекулярна генетика. – Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Київ, 2005.

Вивчено деякі аспекти регуляції продукції ландоміцинів Е та А у штамів S. globisporus 1912 та S. cyanogenus S136. Клоновано гени lndI та lanI, задіяні у контролі біосинтезу антибіотиків на рівні активації експресії структурних генів. Руйнування цих генів призводить до повного припинення продукції ландоміцинів. Показано, що регулятори біосинтезу ангуциклінів формують окрему філогенетичну групу SARP-родини. Дослідження білка LndI виявили, що він активно взаємодіє з промотором гена lndE та промотором власного гена, активуючи їхню експресію. З використанням репортерного гена зеленого флуоресцентного білка досліджено експресію генів lndI та lndE у часі та різних частинах колонії. Показано, що лаг-період між ініціацією транскрипції lndI та трансляції його мРНК зумовлений присутністю в кодуючому районі регуляторного лейцинового ТТА-кодону, що транслюється bldA-тРНК. У складі lnd-кластеру клоновано ген prx, що кодує протеїназу. Виявлено, що його продукт задіяний у регуляції продукції ландоміцину Е, ймовірно, на рівні пост-трансляційної модифікації ферментів біосинтезу.

В результаті виконаної роботи показано, що біосинтез ландоміцинів у штамів S. globisporus 1912 та S. cyanogenus S136 регулюються на рівні експресії структурних генів шлях-специфічними транскрипційними факторами, що кодуються генами lndI та lanI. Важлива роль у контролі продукції цих антибіотиків належить bldA-тРНК та протеїназі, що кодується геном prx.

1. Виявлено, клоновано та секвеновано гени шлях-специфічних регуляторів біосинтезу ландоміцинів lndI та lanI, продукти яких гомологічні факторам транскрипції інших прокаріотичних організмів. Гени, що контролюють продукцію ангуциклінових полікетидних антибіотиків, становлять окрему групу в межах SARP-родини.

2. Спрямоване руйнування генів lndI та lanI призводить до повного припинення біосинтезу ландоміцинів у мутантних штамів S. globisporus та S. cyanogenus, відповідно. Продукція антибіотиків відновлюється після введення in trans генів lndI, lanI та jadR1, що свідчить про їхню близьку філогенетичну та функціональну спорідненість.

3. Показано, що lndI кодує ДНК-зв’язувальний білок, який взаємодіє із промоторами структурних генів біосинтезу ландоміцину Е та промотором власного гена.

4. Вивчено особливості часової та просторової регуляції експресії гена lndI. Показано, що ініціація транскрипції його промотора припадає на 12 годину росту, а максимум активності збігається із часом ефективного синтезу антибіотика. Виявлено існування лаг-періоду між початком транскрипції гена lndI та трансляції його мРНК. Він зумовлений присутністю у кодуючий послідовності гена мінорного ТТА-кодону, що транслюється регуляторною лейцил-bldA-тРНК.

5. Секвеновано ділянки ДНК, що фланкують lnd- та lan- кластери. У S. globisporus виявлено ген трансмембранної ендопептидази prx, руйнування якого призводить до зменшення рівня продукції ландоміцину Е, тоді як надекспресія стимулює надсинтез антибіотика. Ймовірно функцією продукту гена prx є пост-трансляційний процесинг білків зв’язаний з їхньою секрецією.

6. Розроблено спосіб отримання надпродуцентів ландоміцинів на основі рекомбінантних штамів, що несуть клоновані гени lndI та prx.

Публікації автора:

1. Ostash B.O., Basiliya L.I., Gromyko O.M., Rebets Yu.V., Fedorenko V.O. Streptomyces globisporus 1912 mutants with altered landomycin E biosynthesis // Вісник Львів. Ун-ту., Серія біологічна.- 2001.-Вип.27.- С.106-112. Здобувач здійснив гібридизаційний скринінг колекції мутантів щодо делецій у lnd-кластері.

2. Rebets Yu., Ostash B., Gromyko O., Mik U., Basiliya L., Fedorenko V. Resistance of recombinant Streptomyces albus CEST114 and Streptomyces globisporus strains to landomycin E // Вісник Львів. Ун-ту., Серія біологічна.-2003.-Вип.33.-С.47-54. Здобувач створив ряд рекомбінантніх плазмід, що несуть lnd-гени та провів їхню експресію у штамі, чутливому до ландоміцину Е.

3. Ostash B., Rebets Yu., Samborskiy M., Salas J.A., Fedorenko V. Sequencing and analysis of putative 3^rd -4^th ring cyclase gene lndF from Streptomyces globisporus 1912 landomycin E biosynthetic gene cluster // Вісник Львів. Ун-ту., Серія біологічна. -2003.-Вип.32.-С.89-94. Здобувач здійснив комп’ютерний аналіз та порівняння амінокислотної послідовності продукту гена lndF.

4. Ostash B., Rebets Yu., Yuskevich V., Luzhetskyy A., Tkachenko V., Fedorenko V. Targeted disruption of Streptomyces globisporus 1912 lndF and lndL cyclase genes involved in antitumor landomycin E biosynthesis // Folia Microbiologica.-2003.-Vol.48,N4.-P.484-488. Здобувач створив плазміди та здійснив спрямоване руйнування гена lndF.

5. Rebets Y., Ostash B., Luzhetskyy A., Hoffmeister D., Braa A., Mendez C., Salas J.A., Bechthold A., Fedorenko V. Production of landomycins in strains Streptomyces globisporus 1912 and S. cyanogenus S136 is regulated by genes encoding putative transcriptional activators // FEMS Microbiol. Lett.-2003.-Vol.222.-P.149-153. Здобувач провів секвенування та аналіз послідовності генів lndI та lanІ, здійснив спрямоване руйнування гена lndI та аналіз одержаного мутанта.

6. Gromyko O., Rebets Yu., Ostash B., Luzhetskyy A., Fukuhara M., Bechthold A., Nakamura T., Fedorenko V. Generation of Streptomyces globisporus SMY622 strain with increased landomycin E production and it’s initial characterization// J. of Antibiotics.- 2004. -Vol.57,N6.- P.383-389. Здобувач здійснив клонування гена rpsL та аналіз його нуклеотидної послідовності, вивчення експресії гена lndI у штамі дикого типу та надпродуценті ландоміцину Е.

7. Rebets Yu., Ostash B., Luzhetskyy A., Kushnir S., Fukuhara M., Bechthold A., Nashimoto M., Nakamura T., Fedorenko V. DNA binding activity of LndI protein and temporal expression of the gene that upregulates landomycin E production in Streptomyces globisporus 1912// Microbiology.-2005.-Vol.151.-P.281-290. Здобувач здійснив експресію та очищення білка LndI, вивчення його ДНК-зв’язувальних властивостей та аналіз профілю експресії гена lndI у часі та різних частинах колонії S. globisporus.

8. Пат. UA62200A, МПК7C12N15/00/. Спосіб отримання штамів Sreptomyces globisporus з підвищеним рівнем біосинтезу ландоміцинів. Патент UA62200A, МПК7C12N15/00 / Федоренко В.О., Ребець Ю.В., Осташ Б.О., Лужецький А.М. – Заявл. 24.01.2003; Опубл.15.12.2003.-Бюл.№12.-10 с. Здобувач створив ряд плазмід для експресії гена lndI та вивчив властивості штамів S. globisporus, що несуть ці рекомбінантні плазміди.

9. Rebets Yu., Ostash B. Using of different vector systems for heterologous expression of genes for angucycline antibiotic landomycin E biosynthesis // Proc. Conference for students, PhD students and young scientists on molecular biology and genetics dedicated to the establishment of Ukrainian Society for molecular biology.- Kyiv (Ukraine).-2001. - P.119. Здобувач створив ряд плазмід для експресії генів біосинтезу ландоміцину Е.

10. Fedorenko V.O., Ostash B.O., Luzhetskiy A.M., Basiliya L.I., Pankevich K.O., Gromyko O.M., Rebets Yu.V., Kruegel H. Genetic control of antitumor antibiotic landomycin E biosynthesis in Streptomyces globisporus 1912 // Materialy ogolnopolskiego sympozjum microbiologicznego. Aktywnosc drobnoustrojow w roznych srodowiskach.- Krakow (Poland). - 2001. - P.17-18. Здобувач здійснив аналіз мутантів S. globisporus із пошкодженим біосинтезом ландоміцину Е.

11. Rebets Yu. Ostash B. Heterologous expression of landomicyn E biosynthesis genes in model strains of streptomycetes // Труды 6-ой Пущинской школы-конференции молодых учених. Биология – наука ХХI века. - Пущино (Россия).-2002-. С.308. Здобувач провів гетерологічну експресію генів біосинтезу ландоміцину Е у модельних штамах стрептоміцетів.

12. Ребець Ю.В., Осташ Б.О., Юськевич В.Ю., Федоренко В.О. Гени Streptomyces globisporus 1912, які контролюють процеси циклізації полікетидного ланцюга ландоміцину Е // Укр. біохім. журнал. Матеріали VIII Українського біохімічного з’їзду. - Чернівці (Україна).-2002.- Т.74,№4б.- С. 52. Здобувач дослідив функцію гена lndF у біосинтезі ландоміцину шляхом спрямованого руйнування.

13. Rebets Y., Ostash B., Luzhetskyy A., Bechthold A., Fedorenko V. Pathway-specific regulatory genes for landomycins E and A biosynthesis of Streptomyces globisporus 1912 and Streptomyces cyanogenus S136, a new member of SARP family // Proc. VAAM Workshop “Biologie bakterieller Naturstoffproduczenten”.- Freiburg (Germany). – 2002. - P.28. Здобувач здійснив спрямовану інактивацію гена lndI та аналіз отриманого мутанта щодо біосинтезу ландоміцину Е.

14. Аравицкая А.В., Громыко А.Н., Ребец Ю.В., Осташ Б.Е., Лужецкий А.Н., Басилия Л.И., Бехтольд А., Федоренко В.А. Альтернативные системы интеграции рекомбинантных плазмид для генно-инженерного конструирования штаммов актиномицетов // Труды 7-ой Пущинской школы-конференции молодых учених. Биология – наука ХХI века. - Пущино (Россия).-2002.-С.86. Здобувач здійснив аналіз характеру інтеграції плазміди pWVB у геном ряду штамів стрептоміцетів.

15. Luzhetskyy A., Ostash B., Rebets Y., Gromyko O., Salas J.A., Bechtold A. Development of gene cloning system for streptomycetes – producers of landomycines // Materiay konferencyjne. II Krajowy Kongres Biotechnol. - d (Poland).- 2003. - P.236. Здобувач проаналізував вплив інтеграції кількох векторних систем у геном S. globisporus на рівень продукції ландоміцину Е.

16. Rebets Y., Ostash B., Luzhetskyy A., Hoffmeister D., Bechthold A., Nakamura T., Fedorenko V. Cloning and studying of landomycins biosynthesis regulatory genes lndI and lanI of Streptomyces globisporus 1912 and Streptomyces cyanogenus S136 // Biochemistry (Japan). Proc. of 76th Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society. -Yokohama (Japan). -2003.-Vol.75,N.8.-P.889. Здобувач дослідив роль генів lndI та lanI у регуляції біосинтезу ландоміцинів шляхом їх руйнування та експресії,очистив білок LndI та вивчив його ДНК-зв’язувальні властивості.

17. Rebets Y., Ostash B., Kobylyanskyy A., Mik U., Fukuhara M., Nakamura T., Fedorenko V. Genetic control of resistance to antitumor antibiotic landomycin E in producing strain Streptomyces globisporus 1912 // Proc. of 16th Symposium on Microbial Science: Advance of Microbial Science and Control of Infectious Diseases. - Kyoto (Japan) -2003.- P.65-66. Здобувач створив ряд плазмід для експресії генів стійкості до ландоміцину Е, вивчив роль lndI у контролі аутостійкості штаму.

18. Ребець Ю., Осташ Б., Лужецький А., Хофмейстер Д., Брана А., Мендез К., Салас Х.А., Бехтольд А., Федоренко В. Гени, що контролюють біосинтез ландоміцинів у Streptomyces globisporus 1912 та Streptomyces cyanogenus S136 // Тези І-ої Всеукр. науково-практичної конф. студентів, аспірантів та молодих учених. Біотехнологія. Освіта. Наука.- Київ (Україна).-2003. - С.135. Здобувач дослідив роль генів lndI та lanI у регуляції біосинтезу ландоміцинів шляхом їх руйнування та експресії, вивчив ДНК-зв’язувальні властивості LndI, дослідив характер експресії гена lndI.

19. Ребець Ю., Мік У., Дутко Л.О., Осташ Б., Басілія Л., Федоренко В. Клонування та вивчення генів lndJ та lndW Streptomyces globisporus 1912, що кодують білки транспортери // Тези І-ої Всеукр. науково-практичної конф. студентів, аспірантів та молодих учених. Біотехнологія. Освіта. Наука.- Київ (Україна).-2003. - С. 133-134. Здобувач клонував гени ймовірних детермінант стійкості до ландоміцину Е, сторив ряд плазмід для їхньої експресії.

20. Ostash B.O., Rebets Yu.V., Kobylyanskyj A., Fedorenko V.O. In search of antitumor landomycin E resistance determinants: disruption of Streptomyces globisporus 1912 lndW gene encoding ATP-binding protein // Proc. International Weigl conference. Microorganisms in pathogenesis and their drug resistance.- L’viv (Ukraine).-2003.- P.125. Здобувач провів аналіз нуклеотидної та амінокислотних послідовностей гена lndW та його продукту.

21. Rebets Yu., Ostash B., Kobylyanskyj A., Mik U., Fedorenko V.O. Studying of Streptomyces globisporus 1912 lndW gene encoding putative ATP-binding protein // Proc. Conf. for young scientists, PhD students and students on molecular biology and genetics dedicated to the golden jubilee of the double helix of the DNA and 30 anniversary of the Institute of molecular biology and genetics NAS of Ukraine.- Kiev (Ukraine).-2003.-P.279. Здобувач сторив плазміди та провів спрямоване руйнування гена lndW, дослідив властивості одержаного мутанта.

22. Samborskyy M., Ostash B., Rebets Yu., Fedorenko V. The regulatory elements controlling the expression of genes for landomycin E and landomycin A biosynthesis in Streptomyces globisporus 1912 and Streptomyces cyanogenus S136 // Proc. Conf. for young scientists, PhD students and students on molecular biology and genetics dedicated to the golden jubilee of the double helix of the DNA and 30 anniversary of the Institute of molecular biology and genetics NAS of Ukraine.- Kiev (Ukraine).-2003.-P.123. Здобувач здійснив аналіз нуклеотидних послідовностей lnd- та lan-кластерів щодо ймовірних регуляторних послідовностей у їхньому складі.

23. Rebets Yu., Ostash B., Dutko L., Fedorenko V. Pathway-specific regulation of landomycins production // Proc. Conf. for young scientists, PhD students and students on molecular biology and genetics dedicated to the golden jubilee of the double helix of the DNA and 30 anniversary of the Institute of molecular biology and genetics NAS of Ukraine.- Kiev (Ukraine).-2003.-P.56. Здобувач здійснив аналіз нуклеотидних послідовностей lndI та lanI, провів їх руйнування та вивчення мутантів.

24. Rebets Yu., Ostash B., Gromyko O., Lizhetskyy A., Kushnir S., Fukuhara M., Bechtold A., Nakamura T., Fedorenko V. Temporal expression and DNA binding capacity of Streptomyces globisporus 1912 LndI protein involved in regulation of landomycin E production // Здобувач очистив білок LndI та вивчив його ДНК-зв’язувальні властивості, дослідив характер експресії гена lndI.

25. Kozarevsa I., Ostash B., Rebets Yu., Fedorenko V. Interrelationship of landomycin biosynthesis and it’s transport in Streptomyces globisporus // Матеріали установчого з’їзду Укр. т-ва клітинної біол. - Львів (Україна).-2004.-С.105. Здобувач провів аналіз нуклеотидної та амінокислотних послідовностей гена lndW та його продукту, здійснив спрямоване руйнування гена та аналіз відповідного мутатна.

26. Ребець Ю.В., Осташ Б.О., Лужецький А.М., Козаревська І.С., Громико О.М., Кобилянський А.М., Дутко Л.О., Мік У.Я., Федоренко В.О. Регуляція біосинтезу ландоміцинів та гени стійкості до них у Streptomyces globisporus 1912 // Тези доповідей Х з’їзду Т-ва мікробіологів України. - Одеса (Україна).-2004.- С.320. Здобувач очистив білок LndI та вивчив його ДНК-зв’язувальні властивості, дослідив характер експресії гена lndI у часі та різних частинах колонії, провів гетерологічну експресію ймовірних генів стійкості до ландоміцину.

27. Дутко Л.О., Ребець Ю.В., Осташ Б.О., Федоренко В.О. Ген prx1, що імовірно задіяний у регуляцію біосинтезу ландоміцину Е в Streptomyces globisporus 1912 // Тези доповідей Х з’їзду Т-ва мікробіологів України. - Одеса (Україна).-2004.- С.330. Здобувач проаналізував нуклеотидну послідовность гена prx та провів його спрямоване руйнування .

28. Ребець Ю.В., Фукухара М., Накамура Т., Федоренко В.О. Роль гена лейцил-тРНК у регуляції продукції ландоміцинів штамом Streptomyces globisporus 1912 // Тези доповідей Х з’їзду Т-ва мікробіологів України. - Одеса (Україна).-2004.- С.322. Здобувач створив конструкції із злитими кодуючими ділянками генів lndI та EGFP, дослідив роль регуляторного кодону ТТА у експресії гена lndI.

29. Громико О.М., Ребець Ю.В., Осташ Б.О., Федоренко В.О. Підходи до конструювання штамів з підвищеним синтезом протипухлинних антибіотиків // Тези доповідей Х з’їзду Т-ва мікробіологів України. - Одеса (Україна).-2004.- С.329. Здобувач здійснив клонування гена rpsL та аналіз його нуклеотидної послідовності, вивчення експресії lndI у штамі дикого типу та надпродуценті.

30. Федоренко В.О., Осташ Б.О., Ребець Ю.В., Лужецький А.М., Кириченко Н.В., Козаревська І.С., Самбір М.В. Генетичні та генно-інженерні підходи до конструювання актиноміцетів – продуцентів антибіотиків // Тези Наук.конф. «Генетика в современном обществе». - Харків (Україна). -2004.-С.46. Здобувач дослідив експресію гена lndI у штамі дикого типу та надпродуценті ландоміцину, вивчив властивості рекомбінантних штамів, що несуть додаткові копії гена lndI.

31. Dutko L.O., Rebets U.V., Ostash B.O., Fedoreno V.O. Gene prx that is involved in the regulation of landomycin E biosynthesis in the strain Streptomyces globisporus 1912 // Тезисы II Междунар. Науч. Конф. студентов, аспирантов и молодых учёных, посвящённой 140-летию Одесского национального университета им. И.И. Мечникова. Биоразнообразие. Экология. Эволюция. Адаптация. - Одесса (Украина). - 2005.- С.120. Здобувач проаналізував нуклеотидну послідовность гена prx, створив плазміди для його експресії.

32. Єфременкова О.В., Ребець Ю.В., Федоренко В.О. Клонування та вивчення гена lndY у штамі Streptomyces globisporus 1912 // Тезисы II Междунар. Науч. Конф. студентов, аспирантов и молодых учёных, посвящённой 140-летию Одесского национального университета им. И.И. Мечникова. Биоразнообразие. Экология. Эволюция. Адаптация. - Одесса (Украина). - 2005.- С.121. Здобувач клонував ген lndY та проаналізував його нуклеотидну послідовность.

33. Rebets yu.V., Fukuhara M., Nakamura T., Fedorenko V.O. Gene shuffling for landomycins E and A regulatory proteins LndI and LanI // Тезисы II Междунар. Науч. Конф. студентов, аспирантов и молодых учёных, посвящённой 140-летию Одесского национального университета им. И.И. Мечникова. Биоразнообразие. Экология. Эволюция. Адаптация. - Одесса (Украина). - 2005.- С.165. Здобувач створив ряд гібридів на основі генів lndI та lanI і провів їх експресію у регуляторних мутантах стрептоміцетів.

34. Єфременкова О.В., Ребець Ю.В., Федоренко В.О. Вплив умов інкубації на продукцію вторинних метаболітів штамом Steptomyces globisporus 1912 // Тези доповідей Першої Міжнар. Конф. Студентів та аспірантів. Молодь і поступ біології. - Львів (Україна). - 2005.-С.120. Здобувач дослідив вплив умов середовища інкубації на ріст та продукцію ландоміцину Е штамом S.globisporus та його похідних із клонованим геном lndI.

35. Дутко Л.О., Ребець Ю.В., Осташ Б.О., Лужецький А.М., Бехтольд А., Федоренко В.О. Регуляція біосинтезу ландоміцину А у штамі Streptomyces cyanogenus S136 за участю шлях-специфічного регуляторного гена lanI // Тези доповідей Першої Міжнар. Конф. Студентів та аспірантів. Молодь і поступ біології. - Львів (Україна). - 2005.-С.109-110. Здобувач створив рекомбінантні плазміди та провів спрямоване руйнування гена lanI, дослідив властивості мутанта щодо продукції ландоміцину А.