Identifizierung von Signalstoffen und Sekundärmetaboliten aus Roseobakterien

Neumann, Alexander

Bei den in dieser Arbeit verwendeten Modellorganismen handelt es sich um Dinoroseobacter shibae DFL12 und Phaeobacter inhibens DSM17395. So wurde das Zusammenwirken zwischen dem Autoinducer 3-OH-C10-AHL und der Tropodithietsäure in P. inhibens untersucht. Die hierfür angefertigten knockout Mutanten der AHL Synthase (raiI Mutante) und des AHL Rezeptor-Proteins (raiR Mutante) wurden mittels GC/MS analysiert. Beide Mutanten zeigten aufgrund des Fehlens des AHLs bzw. des Rezeptor-Proteins keine biologische Aktivität. Einzig die raiR Mutante produzierte das Signalmolekül. Durch chemische Kompletation der raiI Mutante mit dem synthetischen AHL wurde die antibiotische Aktivität wiederhergestellt. Somit wurde gezeigt, dass das raiI Gen für die Produktion des Autoinducer und das RaiR-Protein in Verbindung mit dem AHL essentiell für die Produktion der TDA ist. Untersuchungen von Dinoroseobacter shibae DFL12 haben gezeigt, dass dieses Bakterium langkettige AHLs produziert. Diese bisher nicht strukturell aufgeklärten Signalmoleküle wurden als (2E,11Z)-(2,11-Octadecadienoyl)-homoserinlakton und als Z-(11-Octadecadienoyl)-homoserinlakton verifiziert. Die Untersuchung der drei in D. shibae vorhanden luxI-Gene zeigte, dass alle erzeugten D. shibae Mutanten ohne das luxI1 Gen keine AHLs produzierten. Durch Expression von D. shibae luxI-Genen in Echerichia coli wurden sowohl für die E. coli luxI1 als auch für E. coli luxI2 Mutante AHLs identifiziert. Einzig für das luxI3-Gen wurde kein Nachweis der Produktion von Signalmolekülen gefunden. Die Untersuchung der symbiotischen Beziehung zwischen D. shibae mit dem Dinoflagellat Prorocentrum minimum und der Mikroalge Isochrysis galbana ermöglichte die Identifizierung neuer Sekundärmetabolite. Zusätzlich zur Analytik mittels GC/MS wurden Methoden entwickelt, die Bakterienextrakte auch mittels HPLC/MS nach neuen Signalmolekülen und Sekundärmetaboliten zu analysieren.

The model organisms used in this work were Dinoroseobacter shibae DFL12 and Phaeobacter inhibens DSM17395. One topic was the investigation of the influence of the autoinducer 3-OH-C10-AHL on tropodithietic acid production in P. inhibens. Therefor the knockout mutants of AHL synthase (raiI mutant) and AHL receptor protein (raiR mutant) were analyzed by GC/MS. Both mutants showed no biological activity due to the lack of AHLs or receptor protein. Only the rair mutant was able to produce the signalling molecule. Antibiotic activity of the raiI mutant was restored through chemical complementation with synthesized AHL. It was shown that the raiI gene encodes the production of the autoinducer and the Rair proteine in conjunction with the AHL is essential for the production of TDA. Investigations of Dinoroseobacter shibae DFL12 have shown that this bacterium produces long chain AHLs. These signalling molecules were identified as (2E, 11Z)-(2, 11-Octadecadienoyl)-homoserine lactone and Z-(11-Octadecadienoyl)-homoserine lactone. The analysis of the three genes available in D. shibae showed that D. shibae mutants aren’t producing AHLs in absence of the luxI1-gene. Expression of D. shibae luxI-genes in Escherichia coli showed that E. coli luxI1 mutant and E. coli luxI2 mutant AHLs were able to produce AHLs. These AHLs showed no similarity to those produced by D. shibae expect for C18:1-AHL. No evidence of production of signalling molecules was found for the luxI3 gene mutants of both bacteria. The investigation of the symbiotic relationship between D. shibae with the dinoflagellate Prorocentrum minimum and the microalgae Isochrysis galbana lead to the identification of novel secondary metabolites. In addition to the analysis by GC/MS HPLC/MS methods have been developed to identify new signaling molecules and secondary metabolites in bacteria extracts.

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Neumann, Alexander: Identifizierung von Signalstoffen und Sekundärmetaboliten aus Roseobakterien. 2014.

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