Telomestatin is a natural product isolated from Streptomyces anulatus 3533-SV4 and has been shown to be a very potent telomerase inhibitor. The structural similarity between telomestatin and a G-tetrad suggested to us that the telomerase inhibition might be due to its ability either to facilitate the formation of or trap out preformed G-quadruplex structures, and thereby sequester single-stranded d[T2AG3]n primer molecules required for telomerase activity. Significantly, telomestatin appears to be a more potent inhibitor of telomerase (5 nM) than any of the previously described G-quadruplex-interactive molecules. In this communication we provide the first experimental evidence that telomestatin selectively facilitates the formation of or stabilizes intramolecular G-quadruplexes, in particular, that produced from the human telomeric sequence d[T2AG3]4. A simulated annealing (SA) docking approach was used to study the binding interactions of telomestatin with the intramolecular antiparallel G-quadruplex structure. Each intramolecular G-quadruplex molecule was found to bind two telomestatin molecules (unpublished results). A 2:1 model for the telomestatin bound in the external stacking mode in an energy minimized complex with the human telomeric basket-type G-quadruplex was constructed. Our observation that a G-quadruplex-interactive molecule without significant groove interactions is able to reorient in a G-quadruplex structure proints to the importance of core interaction with an asymmetric G-quadruplex structure in producing selective binding. Furthermore, the G-quadruplex interactions of telomestatin are more selective for the intramolecular structure in contrast to other G-quadruplex-interactive agents, such as TMPyP4.

ADVERTISEMENT RETURN TO ISSUEPREVCommunicationNEXTTelomestatin, a Novel Telomerase Inhibitor from Streptomyces anulatusKazuo Shin-ya, Konstanty Wierzba, Ken-ichi Matsuo, Toshio Ohtani, Yuji Yamada, Kazuo Furihata, Yoichi Hayakawa, and Haruo SetoView Author Information Institute of Molecular and Cellular Biosciences The University of Tokyo Bunkyo-ku, Tokyo 113-0032, Japan Graduate School of Agricultural and Life Sciences The University of Tokyo Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657, Japan Cite this: J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6, 1262–1263Publication Date (Web):January 20, 2001Publication History Received11 November 2000Published online20 January 2001Published inissue 1 February 2001https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ja005780qhttps://doi.org/10.1021/ja005780qrapid-communicationACS PublicationsCopyright © 2001 American Chemical SocietyRequest reuse permissionsArticle Views4338Altmetric-Citations424LEARN ABOUT THESE METRICSArticle Views are the COUNTER-compliant sum of full text article downloads since November 2008 (both PDF and HTML) across all institutions and individuals. These metrics are regularly updated to reflect usage leading up to the last few days.Citations are the number of other articles citing this article, calculated by Crossref and updated daily. Find more information about Crossref citation counts.The Altmetric Attention Score is a quantitative measure of the attention that a research article has received online. Clicking on the donut icon will load a page at altmetric.com with additional details about the score and the social media presence for the given article. Find more information on the Altmetric Attention Score and how the score is calculated. Share Add toView InAdd Full Text with ReferenceAdd Description ExportRISCitationCitation and abstractCitation and referencesMore Options Share onFacebookTwitterWechatLinked InRedditEmail Other access optionsGet e-Alertsclose SUBJECTS:Carbon,Chemical structure,Coupling reactions,Inhibitors,Peptides and proteins Get e-Alerts

Significance Terpenes are generally considered to be plant or fungal metabolites, although a small number of odoriferous terpenes of bacterial origin have been known for many years. Recently, extensive bacterial genome sequencing and bioinformatic analysis of deduced bacterial proteins using a profile based on a hidden Markov model have revealed 262 distinct predicted terpene synthases. Although many of these presumptive terpene synthase genes seem to be silent in their parent microorganisms, controlled expression of these genes in an engineered heterologous Streptomyces host has made it possible to identify the biochemical function of the encoded terpene synthases. Genes encoding such terpene synthases have been shown to be widely distributed in bacteria and represent a fertile source for discovery of new natural products.

FANCJ mutations are associated with breast cancer and genetically linked to the bone marrow disease Fanconi anemia (FA). The genomic instability of FA-J mutant cells suggests that FANCJ helicase functions in the replicational stress response. A putative helicase with sequence similarity to FANCJ in Caenorhabditis elegans (DOG-1) and mouse (RTEL) is required for poly(G) tract maintenance, suggesting its involvement in the resolution of alternate DNA structures that impede replication. Under physiological conditions, guanine-rich sequences spontaneously assemble into four-stranded structures (G quadruplexes [G4]) that influence genomic stability. FANCJ unwound G4 DNA substrates in an ATPase-dependent manner. FANCJ G4 unwinding is specific since another superfamily 2 helicase, RECQ1, failed to unwind all G4 substrates tested under conditions in which the helicase unwound duplex DNA. Replication protein A stimulated FANCJ G4 unwinding, whereas the mismatch repair complex MSH2/MSH6 inhibited this activity. FANCJ-depleted cells treated with the G4-interactive compound telomestatin displayed impaired proliferation and elevated levels of apoptosis and DNA damage compared to small interfering RNA control cells, suggesting that G4 DNA is a physiological substrate of FANCJ. Although the FA pathway has been classically described in terms of interstrand cross-link (ICL) repair, the cellular defects associated with FANCJ mutation extend beyond the reduced ability to repair ICLs and involve other types of DNA structural roadblocks to replication.

An industrial microorganism, Streptomyces avermitilis, which is a producer of anthelmintic macrocyclic lactones, avermectins, has been constructed as a versatile model host for heterologous expression of genes encoding secondary metabolite biosynthesis. Twenty of the entire biosynthetic gene clusters for secondary metabolites were successively cloned and introduced into a versatile model host S. avermitilis SUKA17 or 22. Almost all S. avermitilis transformants carrying the entire gene cluster produced metabolites as a result of the expression of biosynthetic gene clusters introduced. A few transformants were unable to produce metabolites, but their production was restored by the expression of biosynthetic genes using an alternative promoter or the expression of a regulatory gene in the gene cluster that controls the expression of biosynthetic genes in the cluster using an alternative promoter. Production of metabolites in some transformants of the versatile host was higher than that of the original producers, and cryptic biosynthetic gene clusters in the original producer were also expressed in a versatile host.