Charakteristika Streptomyces griseus, taxonomie, biologický cyklus a použití



Streptomyces griseus Je to druh aerobních bakterií, grampozitivních. Patří do skupiny Actinobacteria, v rámci řádu Actinomycetales a čeledi Streptomycetaceae.

Jsou to běžné bakterie v půdě. Byly nalezeny ve spojení s kořeny rostlin v rhizosféře. Některé kmeny byly také izolovány ve vzorcích vody a hlubokých mořských sedimentech a v pobřežních ekosystémech. 

Schopnost tohoto druhu přizpůsobit se velké rozmanitosti ekosystémů vytvořila důležitou genetickou variabilitu, která se snažila klasifikovat v ecovarech..

Tento druh, stejně jako ostatní Streptomyces produkuje velké množství sekundárních metabolitů, což mu dává velký komerční význam. Patří mezi ně streptomycin (aminoglykosidové antibiotikum), první antibiotikum, které se účinně používá proti tuberkulóze.

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
    • 1.1 Genetika
    • 1.2 Sekundární metabolity
  • 2 Taxonomie
    • 2.1 Fylogeneze a synonyma
  • 3 Biologický cyklus
    • 3.1 Vytvoření substrátu mycelia
    • 3.2 Tvorba vzdušného mycelia
    • 3.3 Tvorba spór
  • 4 Použití
  • 5 Odkazy

Vlastnosti obecně

S. griseus je grampozitivní aerobní bakterie, která produkuje mycelii. Buněčná stěna je tlustá, tvořená převážně peptidoglykanem a lipidy.

Tento druh vyvíjí jak substrát, tak i letecké mycelie. Oba typy mycelia mají odlišnou morfologii. Hyfy substrátu mycelia mohou mít průměr 0,5 - 1 μm. Letecké mycelium je vláknité a málo rozvětvené. 

V kultivačním médiu mají tyto mycelie různé odstíny šedé. Zadní strana kolonie je šedavě žlutá. Neprodukují melaninové pigmenty.

Řetězce spór jsou rektiflexní a sestávají z 10-50 spór. Jejich povrch je hladký.

Tento druh používá jako zdroj uhlíku glukózu, xylózu, mannitol nebo fruktózu. V kultivačním médiu s arabinózou nebo ramnózou nedochází k růstu kolonie.

Optimální teplota pro jeho vývoj je 25 - 35 ° C.

Rostou v širokém rozmezí pH, mezi 5 a 11. Jejich růst je však optimální v alkalickém prostředí s pH 9, takže je považován za alkalofilní.

Genetika

Genom byl kompletně sekvenován S. griseus. Představuje lineární chromozóm s více než osmi miliony párů bází. Přítomnost plazmidů nebyla pozorována.

Chromozom má více než 7000 ORF (sekvence RNA s otevřeným rámcem). Pro více než 60% těchto sekvencí je známa jejich funkce. Obsah GC pro S. griseus je přibližně 72%, což je považováno za vysoké.

Sekundární metabolity

Většina druhů Streptomyces produkují mnoho sekundárních metabolitů. Patří mezi ně antibiotika, imunosupresiva a inhibitory enzymů.

Podobně jsou tyto bakterie schopny produkovat některé enzymy průmyslového významu, jako je například isomeráza glukózy nebo transglutamináza.

V případě S. griseus, Nejdůležitější sekundární metabolit je streptomycin. Tento organismus však produkuje další sloučeniny, jako jsou určité typy fenolů, které jsou velmi účinné při kontrole různých fytopatogenních hub..

Taxonomie

Tento druh byl poprvé popsán z půdních izolátů z oblasti Ruska. Výzkumný pracovník Krainsky ji v roce 1914 identifikuje jako Actinomyces griseus.

Následně, Waskman a Curtis zvládá izolovat druh v různých půdních vzorech ve Spojených státech. V roce 1943 Waskman a Henrici navrhují žánr Streptomyces na základě morfologie a typu buněčné stěny svého druhu. Tito autoři lokalizují tento druh v roce 1948.

Fylogeneze a synonyma

Byla navržena existence tří sub-druhů pro S. griseus. Nicméně, molekulární studie ukázaly, že dva z těchto taxonů odpovídají druhu S. microflavus.

Z fylogenetického hlediska, S. griseus  se skupinou S.argenteolus a S. caviscabies. Tyto druhy jsou velmi podobné ve vztahu k ribozomálním RNA sekvencím.

Na základě srovnání sekvencí RNA bylo možné stanovit, že některé taxony považované za jiné než S. griseus mají stejný genetický make-up.

Proto tyto názvy přešly na synonymii tohoto druhu. Mezi nimi máme S. erumpens, S. ornatus a S. setonii.

Biologický cyklus

Druhy Streptomyces produkují dva typy mycelia. Substrátové mycelium, které tvoří vegetativní fázi a vzdušné mycelium, které způsobí vznik spor

Tvorba substrátu mycelia

Vzniká po klíčení spór. Hyfy mají průměr 0,5-1 μm. Ty rostou apiky a vyvíjejí větve, produkující komplexní matici hyf.

Existuje několik septa, které tvoří kompartmenty, které mohou představovat několik kopií genomu. Během této fáze bakterie využívají živin přítomných v médiu k akumulaci biomasy.

Jak se toto mycelium vyvíjí, existuje buněčná smrt některých septa. Ve zralém substrátu mycelium střídají živé a mrtvé segmenty.

Když se bakterie vyvíjejí v půdě nebo v ponořených plodinách, převládá vegetativní fáze.

Tvorba leteckého mycelia

V době, kdy se kolonie vyvíjejí, se začíná tvořit mycelium s menším počtem větví. In S. griseus jsou tvořena dlouhá vlákna, která jsou velmi málo rozvětvená.

Nutná výživa pro tvorbu tohoto mycelia se získá lýzou buněk substrátu mycelia. V této fázi druh produkuje různé sekundární metabolity.

Tvorba spór

V této fázi zastavují hyfy svůj růst a začínají se fragmentovat příčně. Tyto fragmenty se rychle transformují do zaoblených spór.

Jsou vytvořeny řetězce spór tvořené přibližně padesáti buňkami. Spory jsou kulovité až oválné, o průměru 0,8 - 1,7 μm as hladkým povrchem.

Použití

Hlavní použití spojené s S. griseus je produkce streptomycinu. Jedná se o baktericidní antibiotikum. Poprvé byl objeven v roce 1943 Albertem Schatzem v kmenech tohoto druhu.

Streptomycin je jedním z nejúčinnějších způsobů léčby tuberkulózy způsobené Mycobacterium tuberculosis.

Nicméně, S. griseus Má jiné využití. Druhy produkují jiná antibiotika, mezi nimiž jsou některé, které napadají nádory. Produkuje také komerčně používané proteolytické enzymy, jako je pronáza. Tyto enzymy blokují inaktivaci sodíkových kanálů.

Na druhou stranu to bylo v posledních letech stanoveno S. griseus produkuje těkavé látky ze skupiny fenolů zvané carvacrol. Tato látka má schopnost inhibovat růst spór a mycelií různých fytopatogenních hub.

Odkazy

  1. Anderson A a E Wellington (2001) Taxonomie Streptomyces a příbuzných generací. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 51: 797-814.
  2. Danaei M, A Baghizadeh, S Pourseyedi, J Amini a M Yaghoobi (2014) Biologická kontrola chorob plísní rostlin pomocí těkavých látek Streptomyces griseus. European Journal of Experimental Biology 4: 334-339.
  3. Horinouchi S (2007) Těžba a leštění pokladu v bakteriálním rodu Streptomyces. Biosci. Biotechnol. Biochem.71: 283-299.
  4. Ohnishi Y, J Ishikawa, H Hara, H Suzuki, M Ikenoya, H Ikeda, A Yamashita, M Hattori a S Horinouchi (2008) Sekvence genomu mikroorganismu produkujícího streptomycin Streptomyces griseus IFO 13350 Journal of Bacteriology 190: 4050 - 4060.
  5. Rong X a Y Huang (2010) Taxonomické hodnocení Streptomyces griseus clade pomocí multilokusové sekvenční analýzy a DNA-DNA hybridizace s návrhem kombinovat 29 druhů a tři poddruhy jako 11 genomických druhů. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 60: 696-703.
  6. Yepes A (2010) Dvousložkové systémy a regulace produkce antibiotik Streptomyces coelicolor. Diplomová práce se uchází o titul doktor z University of Salamanca ve Španělsku. 188 pp.