@phdthesis{Scheuermayer2006,
  author    = {Scheuermayer, Matthias},
  title     = {Phylogenie, Sekund{\"a}rmetabolismus und biotechnologisches Potential mariner, Schwamm-assoziierter Mikroorganismen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18543},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Marine Schw{\"a}mme (Porifera) stellen eine reichhaltige Quelle f{\"u}r bioaktive Substanzen dar. Oft kommen diese jedoch nur in sehr geringen Mengen im Ausgangsmaterial vor, sodass eine nachhaltige Nutzung f{\"u}r z. B. medizinische Anwendungen nur selten m{\"o}glich ist. Viele Schw{\"a}mme sind dar{\"u}ber hinaus mit einer ernormen Biomasse hochgradig Schwamm-spezifischer Mikroorganismen assoziiert, die extrazellul{\"a}r in der Mesohylmatrix vorliegen. In der vorliegenden Dissertationsarbeit wurden ausgew{\"a}hlte Schwamm-assoziierte Mikroorganismen taxonomisch charakterisiert und auf die Produktion von bioaktiven Sekund{\"a}rmetaboliten sowie ihr weiteres biotechnologisches Potential hin {\"u}berpr{\"u}ft. Im Verlauf der vorliegenden Arbeit gelang die Isolierung und taxonomische Charakterisierung eines neuen, obligat marinen Bakteriums des Phylums Verrucomicrobia. Das Isolat Pol012 repr{\"a}sentiert aufgrund der niedrigen 16S-rRNA Sequenzhomologie von <83\% zu kultivierten Verrucomicrobia den ersten Vertreter einer neuen Gattung dieses Phylums. Die Wachstumsbedingungen sowie zellul{\"a}re und biochemische Merkmale des Stammes wurden charakterisiert. Es zeigte sich, dass das Isolat Pol012 wahrscheinlich zur Bildung von Prodigiosinen bef{\"a}higt ist. Prodigiosine sind als cytotoxische Sekund{\"a}rmetabolite bereits aus anderen Bakterienarten bekannt. Pol012 wurde unter dem Namen „Rubritalea marina" als neues Bakterium beschrieben. Durch Anreicherung auf gezielten Agarmedien wurde eine Isolierung von Streptomyceten aus verschiedenen marinen Schw{\"a}mmen erzielt. Die Bakterien wurden auf die Produktion antimikrobiell wirksamer Substanzen hin untersucht. Es konnten vor allem Wirksamkeiten gegen Gram-positive Bakterien, wie S. aureus, nachgewiesen werden. Die antimikrobiellen Aktivit{\"a}ten des Stammes Aer003 wurden auf die ges{\"a}ttigten Fetts{\"a}uren Palmitins{\"a}ure und Docosans{\"a}ure zur{\"u}ckgef{\"u}hrt (T. Gulder AG Bringmann, Universit{\"a}t W{\"u}rzburg). Die Auswertung des Sekund{\"a}rmetabolitspektrums des Stammes Pol001 steht noch aus. Isolat Pol001 ist durch eine niedrige Sequenzhomologie des 16S-rRNA Gens von 97,6\% zu bereits beschriebenen Vertretern der Gattung Streptomyces charakterisiert und stellt daher vermutlich eine neue Streptomycetenart dar. Die Erstellung und Durchmusterung einer Genbank aus Pol001 auf Sekund{\"a}rmetabolitoperons f{\"u}hrte zur Beschreibung eines neuen Glycopeptidbiosyntheseclusters. Seine Sequenzierung und in silico Analyse weist auf ein strukturell neues Glycopeptid hin, welches {\"A}hnlichkeiten zum Vancomycin besitzt. Weiterhin wurde der Enzymtyp der FADH2-abh{\"a}ngigen Halogenasen in mikrobiellen Konsortien verschiedener mariner Schw{\"a}mme nachgewiesen. FADH2-abh{\"a}ngige Halogenasen spielen bei der Biosynthese halogenierter Sekund{\"a}rmetaboliten aus Bakterien eine große Rolle. Unter Nutzung von degenerierten PCR Primern wurden 34 Halogenasegenfragmente in verschiedenen Schw{\"a}mmen identifiziert. Ein phylogenetischer Vergleich der abgeleiteten Aminos{\"a}uresequenzen mit homologen Bereichen bereits bekannter Enzyme ergab, dass die Mehrzahl der aus Schw{\"a}mmen gewonnenen Gene ein Schwamm-spezifisches Halogenasecluster bildeten, dessen Funktion jedoch noch unbekannt ist. Bei der Durchmusterung einer aus dem mikrobiellen Konsortium des Mittelmeerschwammes Aplysina aerophoba erstellten Metagenombank konnten vier Fosmide identifiziert werden, die unterschiedliche Halogenasegene trugen. Das Insert eines der betreffenden Fosmide wurde komplett sequenziert. Zus{\"a}tzlich wurden jeweils 7 kb um die Halogenasegene der drei anderen Fosmide analysiert. In den abgeleiteten kompletten Aminos{\"a}uresequenzen der vier Enzyme konnten die f{\"u}r FADH2-abh{\"a}ngige Halogenasen typischen Sequenzmotive GxGxxG und WxWxI nachgewiesen werden. Eine phylogenetische Analyse ergab eine eigene Abstammungslinie f{\"u}r drei der Proteine. Die heterologe Expression einer der vier Halogenasen in E. coli war m{\"o}glich. Die beschriebenen Halogenasen und die sie umgebenden genomischen Bereiche geben erste Einblicke in das halogenierende Potential mikrobieller Konsortien mariner Schw{\"a}mme. Weiterf{\"u}hrende Analysen k{\"o}nnen hier zu einer biotechnologisch wertvollen Anwendung f{\"u}hren. Weiterhin ist es m{\"o}glich, dass verschiedene bakterielle Stamme, die w{\"a}hrend der vorliegenden Arbeit kultiviert werden konnten, in naher Zukunft als Quelle neuartiger Sekund{\"a}rmetabolite erkannt werden. Dies trifft sowohl auf das Phylum der Verrucomicrobia, als auch auf das Phylum der Actinobacteria zu. Dar{\"u}ber hinaus stellt die Beschreibung von Rubritalea marina einen Ansatzpunkt f{\"u}r die weitere Analyse von marinen Verrucomicrobien dar.},
  subject      = {Schw{\"a}mme},
  language  = {de}
}