Repositorio
Institucional

Barrientos, Leticia

Structural Characterisation of TetR/AcrR Regulators in Streptomyces fildesensis So13.3: An In Silico CRISPR-Based Strategy to Influence the Suppression of Actinomycin D Production

MDPI

INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES

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The growing threat of antimicrobial resistance has intensified the search for new bioactive compounds, particularly in extreme environments such as Antarctica. Streptomyces fildesensis So13.3, isolated from Antarctic soil, harbours a biosynthetic gene cluster (BGC) associated with actinomycin D production, an antibiotic with biomedical relevance. This study investigates the regulatory role of TetR/AcrR transcription factors encoded within this biosynthetic gene cluster (BGC), focusing on their structural features and expression under different nutritional conditions. Additionally, we propose that repressing an active pathway could lead to the activation of silent biosynthetic routes, and our in-silico analysis provides a foundation for selecting key mutations and experimentally validating this strategy. Expression analysis revealed that TetR-279, in particular, was upregulated in ISP4 and IMA media, suggesting its participation in nutrient-dependent BGC regulation. Structural modelling identified key differences between TetR-206 and TetR-279, with the latter containing a tetracycline-repressor-like domain. Molecular dynamics simulations confirmed TetR-279's structural stability but showed that the S166P CRISPy-web-guided mutation considerably affected its flexibility, while V167A and V167I had modest effects. These results underscore the importance of integrating omics, structural prediction, and gene editing to evaluate and manipulate transcriptional regulation in non-model bacteria. Targeted disruption of TetR-279 may derepress actinomycin biosynthesis, enabling access to silent or cryptic secondary metabolites with potential pharmaceutical applications.La creciente amenaza de la resistencia antimicrobiana ha intensificado la búsqueda de nuevos compuestos bioactivos, especialmente en entornos extremos como la Antártida. Streptomyces fildesensis So13.3, aislado del suelo antártico, alberga un clúster de genes biosintéticos (BGC) asociado a la producción de actinomicina D, un antibiótico de relevancia biomédica. Este estudio investiga la función reguladora de los factores de transcripción TetR/AcrR codificados en este clúster de genes biosintéticos (BGC), centrándose en sus características estructurales y su expresión bajo diferentes condiciones nutricionales. Además, proponemos que la represión de una vía activa podría conducir a la activación de rutas biosintéticas silentes, y nuestro análisis in silico proporciona una base para seleccionar mutaciones clave y validar experimentalmente esta estrategia. El análisis de expresión reveló que TetR-279, en particular, se sobreexpresó en los medios ISP4 e IMA, lo que sugiere su participación en la regulación del BGC dependiente de nutrientes. El modelado estructural identificó diferencias clave entre TetR-206 y TetR-279, conteniendo este último un dominio similar al represor de tetraciclina. Las simulaciones de dinámica molecular confirmaron la estabilidad estructural de TetR-279, pero mostraron que la mutación S166P guiada por CRISPy-web afectó considerablemente su flexibilidad, mientras que V167A y V167I tuvieron efectos moderados. Estos resultados subrayan la importancia de integrar la ómica, la predicción estructural y la edición genética para evaluar y manipular la regulación transcripcional en bacterias no modelo. La interrupción dirigida de TetR-279 podría desreprimir la biosíntesis de actinomicina, permitiendo el acceso a metabolitos secundarios silenciosos o crípticos con potenciales aplicaciones farmacéuticas.

artículo original

Antarctic <italic>Streptomyces</italic>

biosynthetic gene clusters

CRISPR-based activation

molecular dynamics simulation

10.3390/ijms26104839

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Microbiología

Biología Molecular

Biotecnología Relacionada con la Salud

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WOS:001496415900001

Structural Characterisation of TetR/AcrR Regulators in Streptomyces fildesensis So13.3: An In Silico CRISPR-Based Strategy to Influence the Suppression of Actinomycin D Production

artículo original

MDPI

INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES

Biochemistry & Molecular Biology

Chemistry, Multidisciplinary

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1661-6596

CC BY 4.0

ANID

ANID [degrees1210563, degrees11230475, degrees11240632]

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