Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3763
Main Title: Fermentation, Isolierung und Strukturaufklärung der ribosomal synthetisierten Thiazol/Oxazol-Peptide Plantazolicin A und B aus Bacillus amyloliquefaciens FZB42 und Strukturaufklärung der Langkocycline aus Streptomyces sp. Acta 3034
Translated Title: Fermentation, isolation and structure elucidation of the ribosomally synthesized thiazole/oxazole peptides plantazolicin A and B from Bacillus amyloliquefaciens FZB42 and structure elucidation of the langkocyclines from Streptomyces sp. Acta 3034
Author(s): Kalyon, Bahar
Referee(s): Süßmuth, Roderich
Fiedler, Hans-Peter
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die vorgelegte Arbeit befasste sich mit zwei verschiedenen Aufgabenstellungen. Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt die Fermentation, Isolierung und Strukturaufklärung des ribosomal synthetisierten Peptids Plantazolicin aus Bacillus amyloliquefaciens FZB42. Plantazolicin besitzt ein Thiazol/Oxazol-modifiziertes Microcin (TOMM)-Biosynthesecluster. Dementsprechend durchläuft das Vorläuferpeptid eine Reihe von posttranslationalen Modifikationen, bevor das aktive Biosyntheseprodukt Plantazolicin entsteht. Plantazolicin wurde isoliert und aufgereinigt. Die Strukturaufklärung des Peptids wurde durch die hohe Anzahl an quartären Kohlenstoffatomen erschwert, so dass neben der Tandem-Massenspektrometrie und 2D 1H-13C-korrelierten NMR-Spektroskopie auch 15N-Fütterungsexperimente durchgeführt werden mussten. Anhand des so gewonnenen 15N-markierten Plantazolicins konnte mit Hilfe der Aufnahme von 1H-15N-HMQC- und 1H-15N-HMBC-NMR-Spektren die Struktur erfolgreich aufgeklärt werden. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wird die Strukturaufklärung der Langkocycline A1, A2, A3, B1 und B2, einer neuen Naturstofffamilie aus dem Streptomyces-Stamm Acta 3034 beschrieben. Die Strukturaufklärung der im Zuge eines chemischen Screening-Programms isolierten Sekundärmetabolite erfolgte mit Hilfe der hochauflösenden Massenspektrometrie und der Kernresonanzspektroskopie. Es wurde herausgefunden, dass die Langkocycline zu der Gruppe der Angucyclin-Antibiotika, der größten Gruppe polyzyklischer aromatischer Polyketide, gehören und eine strukturelle Verwandtschaft zu Urdamycin A und Urdamycin D besitzen. Da die Vertreter der Angucycline über diverse biologische Aktivitäten verfügen, überwiegend zytotoxische und antibakterielle Wirkung, wurden Bioaktivätsassays mit den Langkocyclinen durchgeführt. Getestet wurden die Aktivitäten gegen Bacillus subtilis, Candida albicans und humane Krebszelllinien. Es wurde eine bakterizide Aktivität gegen den grampositiven Stamm Bacillus subtilis und zytotoxische Aktivität gegen das menschliche hepatozelluläre Leberkarzinom HepG2 und gegen die Krebszelllinie NIH 3T3 beobachtet.
The present work focused on two different tasks. The first part describes the fermentation, isolation and structure elucidation of the ribosomally synthesized peptide plantazolicin from Bacillus amyloliquefaciens FZB42. Plantazolicin is the product of a thiazole/oxazole-modified microcin (TOMM)-biosynthesis cluster. Accordingly, the precursor peptide undergoes a series of post-translational modifications before the active biosynthetic plantazolicin is formed. The resulting plantazolicin was then isolated and purified. Due to the high number of quaternary carbon atoms, structure elucidation of the peptide proved to be highly complex, so that in addition to tandem mass spectrometry and 2D 1H-13C correlated NMR spectroscopy, 15N-feeding experiments had to be carried out. With the help of 15N-labelled plantazolicin it was possible to measure 1H-15N-HMQC- and 1H-15N-HMBC-NMR experiments and to solve the structure successfully. In the second part of the present work, the structure elucidation of the langkocyclines A1, A2, A3, B1 and B2, a new family of natural products from the Streptomyces strain Acta 3034, is described. The structure elucidation of the secondary metabolites, isolated in the course of a chemical screening program, was carried out using high resolution mass spectrometry and nuclear magnetic resonance spectroscopy. As a result of these analyses, it was discovered that the langkocyclines belong to the group of angucycline antibiotics, the largest group of polycyclic aromatic polyketides, and that they are structurally related to urdamycin A and urdamycin D. As the representatives of the angucyclines display various biological activities, mainly cytotoxic and antibacterial effects, bioactivity assays were performed with the langkocyclines, in the course of which the activities against Bacillus subtilis, Candida albicans and human cancer cell lines were tested. Langkocyclines displayed bactericidal activity against Bacillus subtilis and cytotoxic activity against the human hepatocellular carcinoma HepG2 cell line and against the mouse embryonic fibroblast NIH 3T3 cell line.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-40567
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4060
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3763
Exam Date: 3-Jun-2013
Issue Date: 21-Mar-2014
Date Available: 21-Mar-2014
DDC Class: 540 Chemie
Subject(s): Strukturaufklärung
Bacillus
Streptomyces
Structure elucidation
bacillus
streptomyces
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