Characterization of putative biosynthetic genes of the antitumor cosmomycin D.

Streptomyces olindensis DAUFPE 5622 foi isolado na década de 1960 a partir de uma amostra de solo brasileira. Produz a antraciclina cosmomicina D, que tem atividade antitumoral e atraiu interesse por causa de seu padrão peculiar de glicosilação. Após anos de estudos sobre a molécula da cosmomicina e sua via biossintética, o estudo do cluster genético permitiu identificar os produtos codificados em cada ORF e agrupá-los, de acordo com sua funcionalidade, em genes envolvidos na biossíntese de agliconas, modificação da aglicona, biossíntese de açúcares, glicosiltransferases, genes de resistência e genes com função desconhecida. Entretanto o tamanho exato do cluster e o número de genes permaneceram desconhecidos. Neste estudo concluímos que o cluster biossintético da cosmomicina D em Streptomyces olindensis é constituído por 38 ORFs, tendo como extremos definidos ORF17 cosU e ORF54 cosV G1Pdt (glicose-1-fosfato-timidiltransferase); e que o cluster da cosmomicina tem um tamanho de aproximadamente 40 kb (39,972 pb). Estudamos também os genes cosY e cosM. Quando cosY foi inativado, a produção de cosmomicina aumentou, indicando uma potencial atividade reguladora. Para cosK, a inativação produziu um desvio na via biossintética levando à síntese de substâncias possivelmente inéditas. Estudos adicionais são necessários para estabelecer a real função desses dois genes.Streptomyces olindensis DAUFPE 5622 was isolated in the 1960s from a Brazilian soil sample. It produces the anthracycline cosmomycin D, which has antitumor activity and has attracted interest because of its distinctive glycosylation pattern. After many years and studies on the cosmomycin molecule and its biosynthetic pathway, the study of the gene cluster has allowed to identify the products encoded by each ORF and grouped them according to their functionality in genes involved in aglycone biosynthesis, aglycone modification, sugar biosynthesis, glycosyltransferases, resistance genes and genes with unknown function. However, the exact size of the cluster and number of genes remained unknown. In this study we can conclude that the cosmomycin D cluster in Streptomyces olindensis is comprised of 38 ORFs, having as defined ends ORF17 cosU and ORF54 cosV G1Pdt (glucose-1-phosphate thymidyltransferase); and that the cosmomycin cluster has a size of approximately 40Kb (39.972bp). We also studied the cosY and cosM genes. When cosY was inactivated the production of cosmomycin increased, indicating a potential regulatory activity. The cosK inactivation lead to a deviation in the biosynthetic pathway leading to the synthesis of probably new substances. Additional studies are necessary to establish the real functions of these two genes