スペインの西洋風によって輸送された嵐の雲から雨水で分離されたアクチノバクテリアの生物活性天然物

アクチノバクテリアは、人間の健康に不可欠な生物活性天然物の主な生産者です。大気中の多様性は、学際的なアプローチを使用してほとんど未開拓のままですが、ここでは、スペイン北部と南部の3つの場所で13の異なる降水イベントから分離された27の抗生物質産生のアクチノバクテリア株を研究しました。雨のサンプルは、2013年から2016年にかけて、一般的な西洋風のあるイベントから収集されました。NOAA Hysplit気象解析を使用して、降雨イベントを引き起こした空気のソースと軌跡を推定しました。多様なイベントの5日間の後方空気の軌跡は、北大西洋からの主要な海洋源を明らかにし、一部のイベントでは太平洋と北極海からの長距離輸送があります。北米大陸と西ヨーロッパの地上源も推定されました。降水イベントとサンプリングサイトの緯度に応じて、異なる株が分離されました。16S rRNAシーケンスと系統発生分析による分類学的識別により、これらの株は2つのアクチノバクテリア属に属することが明らかになりました。ほとんどの分離株は、Streptomyces属に属しているため、大気から分離されたこの属の種の数が増加します。さらに、一部のイベントでは、まれな放線菌属Nocardiopsisに属する5つの株が分離されました。これらの結果は、以前のStreptomyces大気分散モデルを強化します。これは、Nocardiopsis属に拡張します。生物活性二次代謝産物の生産は、LC-UV-MSによって分析されました。自然産物データベースを使用したスト​​レプトマイセとノカルディ症代謝産物の比較分析により、複数の化学的に多様な化合物が特定されました。同定された生物活性天然産物のうち、55％が抗生物質であり、抗菌性と抗菌性の両方であり、23％に抗腫瘍または細胞毒性特性があります。また、抗パラシテス、抗炎症性、免疫抑制、抗ウイルス性、殺虫性、神経保護、抗関節炎活性を伴う化合物も発見されました。私たちの調査結果は、さまざまな降水イベントやスペースから収集されたサンプルを通じて、さまざまなサンプリング場所でのサンプルを通じて、遠隔および非常に遠い起源から生物活性天然製品の並外れた貯水池を生成する非常に多様なアクチノバクテリアにアクセスできることを示唆しています。大気を、医学とバイオテクノロジーにおける関連性の新規化合物を発見するための対照的なソースとして強調しています。

Actinobacteria are the main producers of bioactive natural products essential for human health. Although their diversity in the atmosphere remains largely unexplored, using a multidisciplinary approach, we studied here 27 antibiotic producing Actinobacteria strains, isolated from 13 different precipitation events at three locations in Northern and Southern Spain. Rain samples were collected throughout 2013-2016, from events with prevailing Western winds. NOAA HYSPLIT meteorological analyses were used to estimate the sources and trajectories of the air-mass that caused the rainfall events. Five-day backward air masses trajectories of the diverse events reveals a main oceanic source from the North Atlantic Ocean, and in some events long range transport from the Pacific and the Arctic Oceans; terrestrial sources from continental North America and Western Europe were also estimated. Different strains were isolated depending on the precipitation event and the latitude of the sampling site. Taxonomic identification by 16S rRNA sequencing and phylogenetic analysis revealed these strains to belong to two Actinobacteria genera. Most of the isolates belong to the genus Streptomyces, thus increasing the number of species of this genus isolated from the atmosphere. Furthermore, five strains belonging to the rare Actinobacterial genus Nocardiopsis were isolated in some events. These results reinforce our previous Streptomyces atmospheric dispersion model, which we extend herein to the genus Nocardiopsis. Production of bioactive secondary metabolites was analyzed by LC-UV-MS. Comparative analyses of Streptomyces and Nocardiopsis metabolites with natural product databases led to the identification of multiple, chemically diverse, compounds. Among bioactive natural products identified 55% are antibiotics, both antibacterial and antifungal, and 23% have antitumor or cytotoxic properties; also compounds with antiparasitic, anti-inflammatory, immunosuppressive, antiviral, insecticidal, neuroprotective, anti-arthritic activities were found. Our findings suggest that over time, through samples collected from different precipitation events, and space, in different sampling places, we can have access to a great diversity of Actinobacteria producing an extraordinary reservoir of bioactive natural products, from remote and very distant origins, thus highlighting the atmosphere as a contrasted source for the discovery of novel compounds of relevance in medicine and biotechnology.