 |
 |
|
Existing applicants/evaluators log in here
|
|
Cooperability
| Project leader |
Vujaklija Dušica |
| Project co-leader: |
Prof. Boris Maček |
| Administering organization: |
Ruđer Bošković Institute |
| Partner Institution/Company: |
Interfaculty Institute for Cell Biology, Proteome Center Tuebingen |
| Grant type: |
1B |
| Project title: |
Comparative phosphoproteome analysis of S. rimosus oxytetracycline producers strains |
| Project summary: |
The aim of this project is to determine the role of protein phosphorylation in antibiotic production from a model industrially important bacterium. In so doing, we will extend our understanding of signaling cascade that employs phosphorylation in controlling antibiotic synthesis. Over the past decade phosphoproteomic studies of distantly related bacterial species have demonstrated protein phosphorylation on serine, threonine and tyrosine (Ser/Thr/Tyr) as widely employed posttranslational modification (PTM) of proteins which participate in various cellular processes, from basic metabolism to signaling and development. Recent advances in mass spectrometry-based proteomics as well as application of gel-free approaches for global detection of phosphorylated proteins has had a significant impact on rapid development of this field. Although this type of PTM is extensively used in bacteria and that there is a fast growing list of Ser/Thr/Tyr phosphorylated proteins, the extent and biological function of this PTM, in most cases, is not well defined. Therefore, the next important challenge is to establish the functional role of phosphorylation events in bacterial processes.
This project will investigate the comparative phosphoproteome of Streptomyces rimosus strains that vary in the amounts of the antibiotic oxytetracycline (OTC) produced, in order to uncover the impact of Ser/Thr/Tyr protein phosphorylation on the antibiotic biosynthesis. The great majority of natural products are synthesized by bacteria from the genus Streptomyces. These natural products include clinically-important antibiotics (tetracyclines, streptomycins, & ß-lactams), immunosuppressants and anti-cancer drugs (doxorubicin). The tetracycines are one of the most successful classes of antibiotics that include OTC produced by S. rimosus.
To the best of our knowledge, phosphoproteome analysis was never performed with industrially important streptomycetes. As such, we will use high accuracy mass spectrometry in combination with biochemical enrichment of phosphopeptides from cell lysates collected at different growth stages of selected S. rimosus production strains in order to identify key proteins whose phosphorylation status is associated with increased antibiotic production. Identification of novel regulatory proteins can be also applied to elevated antibiotic production in other antibiotic producing streptomycetes. The scientists involved in project have great expertise and contributed to make S. rimosus one of the best genetically described industrial species with well-developed genetic system. Therefore it is likely that their effort and proposed technology will ensure smooth project execution.
In general, this study is expected to provide a better understanding of signaling network for complex prokaryotes during their cellular differentiation that always correlates with the production of specialized metabolites.
|
| Hrvatski sažetak: |
Cilj ovog projekta je odrediti ulogu fosforilacije proteina u biosintezi antibiotika modelne industrijski važne bakterije. Na taj način proširit će se spoznaje o signalnom putu koji koristi fosforilaciju proteina kao kontrolni mehanizam u biosintezi antibiotika. U posljednjih desetak godina proučavanja fosfoproteoma evolucijski udaljenih bakterijskih vrsta ukazala su na učestalu fosforilaciju serinskih, treoninskih i tirozinskih (Ser/Thr/Tyr) aminokiselinskih ostataka različitih proteina koji sudjeluju u nizu staničnih procesa, od bazičnog metabolizma do razvojnih procesa i prijenosa signala. Napredak masene spektrometrije, njezina primjena u proteomici kao i primjena novijih metoda za globalnu detekciju fosforiliranih proteina, imale su značajan utjecaj na brzi razvoj ove znanstvene discipline. Iako je navedena poslijetranslacijska modifikacija (PTM) proteina učestala kod bakterija, u većini slučajeva njezina biološka uloga nije razjašnjena. Zbog toga u ovom trenutku razotkrivanje funkcija fosforilacijskih događaja u bakterijskim stanicama predstavlja novi znanstveni izazov.
Ovim se projektom predlažu usporedna istraživanja fosfoproteoma dvaju sojeva bakterije Streptomyces rimosus, koji proizvode bitno različite količine antibiotika oksitetraciklina (OTC) kako bi se otkrio utjecaj fosforilacije aminokiselinskih ostataka Ser/Thr/Tyr na biosintezu antibiotika. Upravo bakterije roda Streptomyces proizvode brojne i izuzetno važne prirodne produkte od kojih su za medicinu najvažniji antibiotici (tetraciklini, streptomicin i ß -laktami), imunosupresori i antikancerogene supstance (doksorubicin). Među navedenim antibioticima tetraciklini svakako predstavljaju jednu od najuspješnijih skupina antibiotika. Toj skupini pripada i okstetraciklin (OTC) koji proizvodi bakterija S. rimosus. Temeljitim pregledom znanstvene i stručne literature utvrdili smo da istraživanja fosfoproteoma nisu provedena kod industrijski važnih proizvođača antibiotika. Stoga predlažemo primjenu masene spektrometrije (MS) visoke rezolucije u kombinaciji s biokemijskim metodama za obogaćivanje fosfopeptida kako bismo analizirali stanične lizate bakterija koje proizvode različite koncentracije OTC-a. Krajnji cilj ovog projekta je uspoređivanjem fosfoproteomskih profila identificirati regulatorne proteine čija razina fosforilacije kontrolira biosintezu antibiotika te povećava proizvodnju OTC-a kod bakterije S. rimosus. Identifikacija novih regulatornih proteina mogla bi također omogućiti povećanje prinosa medicinski važnih antibiotika koje sintetiziraju i neke druge vrste streptomiceta. Znanstvenici na ovom projektu imaju dugogodišnju ekspertizu i znanja na temelju kojih je bakterija S. rimosus svrstana kao jedna od najbolje istraženih i opisanih industrijskih bakterija. Ova kombinacija znanja i predložene tehnologije temelj je uspješnosti izvođenja projekta. Očekivani rezultati trebali bi pridonijeti boljem razumijevanju signalnih putova ovih kompleksnih prokariota tijekom njihove stanične diferencijacije koja se odvija usporedno s biosintezom antibiotika.
|
| Amount requested from UKF: |
1,411.647,00 |
| Amount of matching funding: |
374.583,00 |
|
|
|
