Charakterystyka Streptomyces griseus, taksonomia, cykl biologiczny i zastosowania

Streptomyces griseus To rodzaj bakterii tlenowych, Gram-dodatnich. Należy do grupy Actinobacteria w obrębie rzędu Actinomycetales i rodziny Streptomycetaceae.

Są pospolitymi bakteriami w glebie. Znaleziono je w połączeniu z korzeniami roślin w ryzosferze. Niektóre szczepy zostały również wyizolowane w próbkach wody i głębokich osadach morskich oraz w ekosystemach przybrzeżnych. 

Zdolność tego gatunku do przystosowania się do wielkiej różnorodności ekosystemów stworzyła ważną zmienność genetyczną, którą próbowano sklasyfikować w ekowioskach.

Ten gatunek, podobnie jak inni Streptomyces wytwarza dużą liczbę metabolitów wtórnych, co nadaje mu duże znaczenie komercyjne. Należą do nich streptomycyna (antybiotyk aminoglikozydowy), pierwszy antybiotyk stosowany skutecznie przeciwko gruźlicy.

Indeks

• 1 Ogólna charakterystyka
  • 1.1 Genetyka
  • 1.2 Wtórne metabolity
• 2 Taksonomia
  • 2.1 Filogeneza i synonimy
• 3 Cykl biologiczny
  • 3.1 Tworzenie grzybni substratu
  • 3.2 Tworzenie grzybni powietrznej
  • 3.3 Tworzenie zarodników
• 4 zastosowania
• 5 referencji

Funkcje ogólne

S. griseus jest Gram-dodatnią bakterią tlenową, która wytwarza grzybnię. Ściana komórkowa jest gruba, utworzona głównie z peptydoglikanu i lipidów.

Gatunek ten rozwija zarówno substrat, jak i grzybnię powietrzną. Oba rodzaje grzybni mają inną morfologię. Strzępki grzybni podłoża mogą mieć średnicę od 0,5 do 1 μm. Grzybnia powietrzna jest nitkowata i mało rozgałęziona. 

W pożywce hodowlanej te grzybnie mają różne odcienie szarości. Odwrotna strona kolonii jest szaro-żółta. Nie wytwarzają pigmentów melaninowych.

Łańcuchy zarodników są prostolinijne i składają się z 10-50 zarodników. Ich powierzchnia jest gładka.

Gatunek wykorzystuje jako źródło węgla glukozę, ksylozę, mannitol lub fruktozę. W pożywkach hodowlanych z arabinozą lub ramnozą nie ma wzrostu kolonii.

Optymalna temperatura dla jego rozwoju wynosi od 25 do 35 ° C.

Rosną w szerokim zakresie pH, między 5 a 11. Jednak ich wzrost jest optymalny w środowiskach alkalicznych o pH 9, więc jest uważany za alkalofilny.

Genetyka

Genom został całkowicie zsekwencjonowany S. griseus. Przedstawia liniowy chromosom zawierający ponad osiem milionów par zasad. Nie zaobserwowano obecności plazmidów.

Chromosom ma ponad 7 000 ORF (sekwencje RNA o otwartej ramce). Dla ponad 60% tych sekwencji znana jest funkcja, którą spełniają. Treść GC dla S. griseus wynosi około 72%, co uważa się za wysokie.

Metabolity wtórne

Większość gatunków Streptomyces wytwarzają wiele metabolitów wtórnych. Wśród nich są antybiotyki, leki immunosupresyjne i inhibitory enzymów.

Podobnie, bakterie te są zdolne do wytwarzania niektórych enzymów o znaczeniu przemysłowym, takich jak izomeraza glukozowa lub transglutaminaza.

W przypadku S. griseus, Najważniejszym metabolitem wtórnym jest streptomycyna. Organizm ten wytwarza jednak inne związki, takie jak niektóre rodzaje fenoli, które są bardzo skuteczne w zwalczaniu różnych grzybów fitopatogennych..

Taksonomia

Gatunek został po raz pierwszy opisany z izolatów gleby z obszaru Rosji. Badacz Krainsky w 1914 r. Identyfikuje ją jako Actinomyces griseus.

Następnie Waskman i Curtis udaje się wyizolować gatunek w różnych próbkach gleby w Stanach Zjednoczonych. W 1943 roku Waskman i Henrici proponują ten gatunek Streptomyces w oparciu o morfologię i typ ściany komórkowej ich gatunku. Autorzy ci lokalizują gatunek w tym rodzaju w 1948 roku.

Filogeneza i synonimy

Zaproponowano istnienie trzech podgatunków S. griseus. Jednak badania molekularne wykazały, że dwa z tych taksonów odpowiadają gatunkowi S. microflavus.

Z filogenetycznego punktu widzenia, S. griseus  utworzyć grupę z S.argenteolus i S. kawior. Gatunki te są bardzo podobne w stosunku do sekwencji RNA rybosomalnego.

Na podstawie porównania sekwencji RNA możliwe było ustalenie, że niektóre taksony uważane są za gatunki inne niż S. griseus mają ten sam skład genetyczny.

Dlatego te nazwy przeszły do ​​synonimii gatunku. Wśród nich mamy S. erumpens, S. ornatus i S. setonii.

Cykl biologiczny

Gatunek Streptomyces wytwarzać dwa rodzaje grzybni podczas jej rozwoju. Grzybnia substratu, która tworzy fazę wegetatywną i grzybnię powietrzną, która spowoduje powstanie zarodników

Tworzenie grzybni substratu

Powstaje po kiełkowaniu zarodników. Strzępki mają średnicę 0,5-1 μm. Rosną one przy wierzchołkach i rozwijają gałęzie, tworząc złożoną matrycę strzępek.

Istnieje kilka przegród, które tworzą przedziały, które mogą prezentować kilka kopii genomu. Podczas tej fazy bakterie wykorzystują składniki odżywcze obecne w medium do gromadzenia biomasy.

Wraz z rozwojem grzybni dochodzi do śmierci komórek niektórych przegród. W dojrzałej grzybni substratu na przemian żywe i martwe segmenty.

Gdy bakterie rozwijają się w glebie lub w uprawach zanurzonych, dominuje faza wegetatywna.

Tworzenie grzybni powietrznej

W czasie, gdy rozwijają się kolonie, zaczyna tworzyć się grzybnia o mniejszej liczbie gałęzi. W S. griseus tworzą się długie filamenty, które są bardzo mało rozgałęzione.

Niezbędne odżywienie dla tworzenia tej grzybni uzyskuje się z lizy komórek grzybni substratu. W tej fazie gatunek wytwarza różne metabolity wtórne.

Tworzenie zarodników

W tej fazie strzępki zatrzymują swój wzrost i zaczynają się fragmentować poprzecznie. Fragmenty te szybko przekształcają się w zaokrąglone zarodniki.

Tworzą się łańcuchy zarodników utworzone przez około pięćdziesiąt komórek. Zarodniki są kuliste do owalnych, o średnicy 0,8 - 1,7 μm i gładkiej powierzchni.

Używa

Główne zastosowanie związane z S. griseus jest produkcja streptomycyny. To antybiotyk bakteriobójczy. Po raz pierwszy został wykryty w 1943 roku przez Alberta Schatza w szczepach gatunku.

Streptomycyna jest jednym z najskuteczniejszych sposobów leczenia gruźlicy wywołanej przez Mycobacterium tuberculosis.

Jednak, S. griseus Ma inne zastosowania. Gatunek produkuje inne antybiotyki, wśród których są niektóre, które atakują nowotwory. Produkuje także komercyjnie stosowane enzymy proteolityczne, takie jak pronaza. Enzymy te blokują inaktywację kanałów sodowych.

Z drugiej strony, w ostatnich latach zostało to ustalone S. griseus wytwarza lotne substancje z grupy fenoli zwanych karwakrolem. Substancja ta ma zdolność hamowania wzrostu zarodników i grzybni różnych grzybów fitopatogennych.

Referencje

1. Anderson A i E Wellington (2001) Taksonomia Streptomyces i pokrewnych generuje. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 51: 797-814.
2. Danaei M, A Baghizadeh ,, S Pourseyedi, J Amini i M Yaghoobi (2014) Biologiczna kontrola chorób grzybowych roślin przy użyciu substancji lotnych Streptomyces griseus. European Journal of Experimental Biology 4: 334-339.
3. Horinouchi S (2007) Wydobywanie i polerowanie skarbu w rodzaju bakteryjnym Streptomyces. Biosci. Biotechnol. Biochem.71: 283-299.
4. Ohnishi Y, J Ishikawa, H Hara, H Suzuki, M Ikenoya, H Ikeda, A Yamashita, M Hattori i S Horinouchi (2008) Sekwencja genomu mikroorganizmu produkującego streptomycynę Streptomyces griseus IFO 13350 Journal of Bacteriology 190: 4050 - 4060.
5. Rong X and Y Huang (2010) Ocena taksonomiczna Streptomyces griseus klad przy użyciu analizy sekwencji multilocus i hybrydyzacji DNA-DNA z propozycją połączenia 29 gatunków i trzech podgatunków jako 11 gatunków genomowych. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 60: 696-703.
6. Yepes A (2010) Systemy dwuskładnikowe i regulacja produkcji antybiotyków Streptomyces coelicolor. Praca, aby ubiegać się o tytuł doktora na Uniwersytecie w Salamance, Hiszpania. 188 pp.