Aureoverticillactam: zachrání tento mořský
makrolaktam produkci banánů?
Jiří Patočka
Aureoverticillactam je makrocyklický 22-člený laktam, který byl izolován z bakterie Streptomyces aureoverticillantus, nalezené v blíže neurčeném mořském sedimentu (Mitchell et al., 2004). Tato cyklická molekula byla objevena v rámci screeningového programu, jehož cílem bylo najít nové antibakteriální a protinádorové látky v mořských mikroorganismech (Kim et al., 2006).
Mořské mikroorganismy (aktinobakterie) jsou jednou z největších skupin producentů sekundárních metabolitů. Rody Streptomyces, Saccharopolyspora, Amycolatopsis, Micromonospora a Actinoplanes jsou hlavními producenty komerčně důležitých biomolekul. Půdní aktinobakterie, z nichž pocházela většina známých bioaktivních látek, byly v posledních desetiletích tak dobře prozkoumány, že se snížila šance na izolaci nového kmene aktinomycet z pozemského prostředí, který by produkoval nové biologicky aktivní metabolity. Proto stoupl zájem o studium mořských aktinomycet (Solanki et al., 2008). Neméně důležitým důvodem pro objevení nových sekundárních metabolitů bylo najít nové biomolekuly, které by umožnily vyřešit problém rezistentních patogenů, které již nejsou citlivé na aktuálně používané léky.
Výzkum dříve málo využívaných mořských aktinomycet prokázal, že jsou účinnými producenty nových sekundárních metabolitů, které vykazují řadu biologických aktivit, včetně antibakteriální, antifungální, protirakovinové, insekticidní a enzymové inhibice (Blunt et al., 2006; Lam, 2006; Solanki et al., 2008). V současné době jsou mořsské aktinomycety nejvýznamnějším zdrojem nových molekul a nadějných léčiv (Zotchev, 2012).
Aureoverticillactam sice nevykazoval významnou antibakteriální aktivitu, ale ukázal se být fungicidem s vysokou účinností proti Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4 (Foc 4), což je půdní fytopatogen způsobující katastrofické vadnutí banánů na celém světě (Wang et al., 2021). Banán (Musa spp.) je jednou z nejdůležitějších potravinářských plodin na světě. Mnoho rozvojových zemí na něj spoléhá jako na základní potravinu (Roux et al., 2008 ; Ploetz, 2015 ). Banán se pěstuje přibližně ve 120 tropických a subtropických zemích pro místní i vývozní trhy (Roux et al., 2008), proto jakékoliv snížení jeho produkce má katastrofické následky pro ekonomiku země.
Aureoverticillactam také vykazuje protinádorovou aktivitu u několika buněčných linií rakoviny (Al-Dhabi et al., 2020) a studium jeho účinků naznačuje, že by mohl rozšířit armamentárium protirakovinných léčiv (Baindara a Mandal, 2020; Guimarães et al., 2020).
Literatura
Al-Dhabi NA, Esmail GA, Ghilan AKM, Arasu MV, Duraipandiyan V, Ponmurugan K. Chemical constituents of Streptomyces sp. strain Al-Dhabi-97 isolated from the marine region of Saudi Arabia with antibacterial and anticancer properties. J Infect Publ Health 2020; 13(2): 235-243.
Baindara P, Mandal SM. Bacteria and bacterial anticancer agents as a promising alternative for cancer therapeutics. Biochimie 2020; 177: 164-189. doi.org/10.1016/j.biochi.2020.07.020
Blunt JW, Copp BR, Munro MHG, Northcote PT, Prinsep MR. Marine natural products. Nat Prod Rep 2006; 23: 26-78. DOI: 10.1039/B502792F
Guimarães TC, Gomes TS, Fernandes CD, Barros FD, Oliveira KV, Bilal M, Bharagava RN, Ferreira LFR, Holland LM. Antitumor Microbial Products by Actinomycetes Isolated from Different Environments. In: Arora P. (eds) Microbial Technology for Health and Environment. Microorganisms for Sustainability, vol 22. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-15-2679-4_5
Kim SK, Hoang VLT, Kim MM. Bioactive Compounds Derived from Marine Bacteria: Anti-cancer Activity. J Marine Biosci Biotechnol 2006; 1(4): 232-242.
Lam KS. Discovery of novel metabolites from marine actinomycetes. Curr Opin Mocrobiol 2006; 9(3): 245-251.
Mitchell SS, Nicholson B, Teisan S, Lam KS, Potts BCM. Aureoverticillactam, a Novel 22-Atom Macrocyclic Lactam from the Marine Actinomycete Streptomyces aureoverticillatus. J Nat Prod 2004; 67(8): 1400-1402. doi.org/10.1021/np049970g
Ploetz RC. Management of Fusarium wilt of banana: a review with special reference to tropical race 4. Crop Protect. 2015; 73: 7–15. doi: 10.1016/j.cropro.2015.01.007
Roux N, Baurens FC, Doležel J, Høibova E, Heslop-Harrison P, Town C, et al. Genomics of banana and plantain (Musa spp.), major staple crops in the tropics. In Genomics of Tropical Crop Plants, eds P. H. Moore and R. Ming (New York, NY: Springer), 2008, pp. 83–111.
Solanki R, Khanna M, Lal R. Bioactive compounds from marine actinomycetes. Ind J Microbiol 2008; 48: 410-431.
Wang L, Zhang Y, Yang D, Zhang S, Han D, Luo Y. Aureoverticillactam, a potent antifungal macrocyclic lactam from Streptomyces aureoverticillatus NH6, generates calcium dyshomeostasis induced cell apoptosis via the phospholipase C pathway in Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4. Phytopathology 2021; doi.org/10.1094/PHYTO-12-20-0543-R
Zotchev SB. Marine actinomycetes as an emerging resource for the drug development pipelines. J Biotechnol 2012; 158(4): 168-175. doi.org/10.1016/j.jbiotec.2011.06.002.
