Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2959
Main Title: Isolation and Physicochemical Characterization of Novel Secondary Metabolites from Streptomyces strains Acta 3662, BK 190 and Acta 3062
Translated Title: Isolierung und physikochemische Charakterisierung von neuen Sekundärmetaboliten aus den Streptomycesstämmen Acta 3662, BK 190 und Acta 3062
Author(s): Helaly, Soleiman Elsayed Soleiman
Advisor(s): Süßmuth, Roderich
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: In dieser Arbeit wird die Isolierung und physikochemische Charakterisierung neuer Sekundärmetabolite, die aus den drei Streptomyceten-Stämmen Acta 3662, BK 190 und Acta 3062 isoliert wurden, dargestellt. Die Charakterisierung erfolgte mit UV/Vis-Spektroskopie, Massenspektrometrie, 1D- und 2D-NMR-Spektroskopie, IR-Spektroskopie und die Bestimmung des Drehwerts mittels optischer Aktivität. Die Streptomycetenstämme wurden im Rahmen eines chemischen Screeningprogramms in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Professor Hans-Peter Fiedler (Universität Tübingen) isoliert, um neue Sekundärmetabolite aus Actinomyceten für potentielle pharmazeutische Anwendungen detektieren zu können. Die Streptomycetenstämme wurden in verschiedenen Komplexmedien kultiviert, wobei die aus dem Myzel bzw. aus den Kulturfiltraten gewonnenen Extrakte mittels analytischer HPLC-DAD untersucht wurden. Die dort gewonnenen UV/Vis-Spektren der Sekundärmetabolite wurden mit denen einer HPLC-UV-Vis-Datenbank, die ungefähr 950 Naturstoffe, hauptsächlich Antibiotika, enthält, verglichen. Der Streptomyces-Stamm Acta 3662 wurde aus der Bambusbaum-Rhizosphäre im tropischen Regenwald der Universität von Malaya Field Station in Gombak, Selangor, Malaysia, isoliert. Der Stamm wurde durch seine morphologischen und chemotaxonomischen Merkmale, sowie seine 16S-rRNA-Sequenz als Streptomyces griseoruber–Stamm charakterisiert. Entdeckt in den Kulturfiltraten des Streptomycetenstames wurde eine Familie von Sekundärmetaboliten, die keine Übereinstimmung in der spektralen Identität mit Vergleichssubstanzen aus der HPLC-UV-Vis-Datenbank aufwies. Die Verbindungen wurden isoliert und ihre Strukturen mittels hochauflösende Massenspektrometrie und 1D- bzw. 2D-NMR-Spektroskopie als eine neue Familie von natürlich vorkommenden α-Pyronen aufgeklärt. Sie wurden Gombapyrone A-D genannt und zeigen eine inhibitorische Aktivität gegen die Proteine Tyrosinphosphatase 1B und Glykogensynthasekinase 3β. Zwei neue Alkylhydrazide, Elaiomycin B und C, wurden zusammen mit dem Azoxy-Antibiotikum Elaiomycin im Stamm Streptomyces sp. BK 190 entdeckt, der aus Heusumpfboden von der Cockle Park Experimentalfarm in Northumberland, UK isoliert wurde. Die Metabolite wurden aus dem Fermentationsmedium durch Extraktion und chromatographische Aufreinigungsschritte isoliert. Die Strukturen wurden mit Hilfe von 1D- bzw. 2D-NMR-Spektroskopie durch 15N-NMR-Spektren und hochauflösender Orbitrap-ESI-Massenspektrometrie aufgeklärt. Die Elaiomycine B und C wiesen eine erhebliche Inhibierung der Enzyme Acetylcholinesterase und Phosphodiesterase (PDE-4B2) auf. Als letzte Verbindung wurde ein neues 32-gliedriges Macrolactonantibiotikum namens Langkolide aus dem Myzel von Streptomyces sp. Acta 3062 isoliert. Der produzierende Stamm wurde aus dem Rhizosphärenboden der sandigen Strände von Burau Bay, Langkawi, Malaysia aus Clitorea sp. isoliert. Er konnte über seine morphologischen, chemotaxonomischen Merkmale und die 16S-rRNA-Gensequenz charakterisiert und als zur Streptomyces galbus Clade zugehörig identifiziert werden. Langkolide zeigen verschiedene Bioaktivitäten, u.a. antimikrobielle und Antitumor-Aktivität. Außerdem inhibieren Langkolide die humane rekombinante Phosphodiesterase 4 (PDE4) mit einem IC50-Wert von 0,48 μM.
This thesis reports on the isolation and the physicochemical characterization, including UV/Vis studies, mass spectrometry, 1D- and 2D-NMR spectroscopy, IR and the optical activity, of novel secondary metabolites isolated from three Streptomyces strains, Acta 3662, BK 190 and Acta 3062. The strains were isolated during a chemical screening program to detect novel secondary metabolites from actinomycetes for pharmaceutical applications in cooperation with the group of Prof. Hans-Peter Fiedler (Universität Tübingen). The strains were cultivated in different complex media, extracts were prepared from mycelia and culture filtrates and were screened by analytical HPLC-DAD to determine the UV/Vis spectra of the secondary metabolites which then compared with a HPLC-UV-Vis database which contains approx. 950 natural products, mainly antibiotics. Streptomyces strain Acta 3662 was isolated from bamboo tree rhizosphere in the tropical rainforest of University of Malaya Field Station at Gombak, Selangor, Malaysia. The strain was characterized by its morphological and chemotaxonomical features and by 16S rDNA sequencing as Streptomyces griseoruber. It revealed a family of secondary metabolites which showed no spectral identity to those of the HPLC-UV-Vis database. The compounds were isolated and their structures were determined by high-resolution mass spectrometry and by 1D- and 2D-NMR spectroscopy as a new family of the naturally occurring -pyrones. They were named gombapyrones A–D and found to have an inhibitory activity against protein tyrosine phosphatase 1B and glycogen synthase kinase 3. Two novel alkylhydrazides, elaiomycins B and C, together with the azoxy antibiotic elaiomycin were isolated from Streptomyces sp. BK 190, which were isolated from a hay meadow soil taken from Cockle Park Experimental Farm in Northumberland, UK. The metabolites were isolated from the fermentation broth by extraction and chromatographic purification steps. The structures were established by 1D- and 2D-NMR spectroscopy including 15N NMR studies and high-resolution orbitrap-ESI-mass spectrometry. Elaiomycins B and C exhibited a remarkable inhibition of the enzymes acetylcholinesterase and phosphodiesterase (PDE-4B2). A new 32-membered macrolactone antibiotic, named langkolide was isolated from the mycelium of Streptomyces sp. Acta 3062. The producing strain was isolated from rhizosphere soil of Clitorea sp. collected from the sandy beaches of Burau Bay, Langkawi, Malaysia, and was characterized by its morphological and chemotaxonomic features and by the 16S rRNA gene sequence. It was identified as a member of the Streptomyces galbus clade. Langkolide exhibited various bioactivities including antimicrobial and anticancer activity. Furthermore, Langkolide inhibited human recombinant phosphodiesterase 4 (PDE4) with an IC50 value of 0.48 μM.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-32341
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3256
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2959
Exam Date: 15-Sep-2011
Issue Date: 17-Oct-2011
Date Available: 17-Oct-2011
DDC Class: 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): Elaiomycins
Gombapyrones
Langkolide
Natural products
Streptomyces antibiotics
Stucture elucidation
Elaiomycins
Gombapyrones
Langkolide
Natural products
Streptomyces antibiotics
Stucture elucidation
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