Χαρακτηριστικά του Streptomyces griseus, ταξινόμηση, βιολογικός κύκλος και χρήσεις

Streptomyces griseus Είναι ένα είδος αερόβιων βακτηρίων, θετικό κατά Gram. Ανήκει στην ομάδα Actinobacteria, εντός της σειράς Actinomycetales και της οικογένειας Streptomycetaceae.

Είναι κοινά βακτήρια στο έδαφος. Έχουν βρεθεί σε συνδυασμό με τις ρίζες των φυτών στη ριζόσφαιρα. Ορισμένα στελέχη έχουν επίσης απομονωθεί σε δείγματα νερού και βαθιά θαλάσσια ιζήματα και σε παράκτια οικοσυστήματα. 

Η ικανότητα αυτού του είδους να προσαρμόζεται σε μια μεγάλη ποικιλία οικοσυστημάτων έχει δημιουργήσει μια σημαντική γενετική ποικιλία που έχει δοκιμαστεί να ταξινομηθεί σε ecovars.

Αυτό το είδος, όπως και άλλοι Streptomyces παράγει ένα μεγάλο αριθμό δευτερογενών μεταβολιτών, γεγονός που του δίνει μεγάλη εμπορική σημασία. Αυτά περιλαμβάνουν τη στρεπτομυκίνη (αντιβιοτικό αμινογλυκοζίτη), το πρώτο αντιβιοτικό που χρησιμοποιείται αποτελεσματικά κατά της φυματίωσης.

Ευρετήριο

• 1 Γενικά χαρακτηριστικά
  • 1.1 Γενετική
  • 1.2 Δευτερεύοντες μεταβολίτες
• 2 Ταξινόμηση
  • 2.1 Φυλλογένεση και συνώνυμα
• 3 Βιολογικός κύκλος
  • 3.1 Ο σχηματισμός του μυκηλίου του υποστρώματος
  • 3.2 Σχηματισμός του εναέριου μυκηλίου
  • 3.3 Δημιουργία σπορίων
• 4 Χρήσεις
• 5 Αναφορές

Χαρακτηριστικά γενικά

S. griseus είναι ένα Gram-θετικό αερόβιο βακτήριο που παράγει μυκήλια. Το κυτταρικό τοίχωμα είναι παχύ, σχηματίζεται κυρίως από πεπτιδογλυκάνη και λιπίδια.

Αυτό το είδος αναπτύσσει τόσο το υπόστρωμα όσο και τα εναέρια μυκήλια. Και οι δύο τύποι μυκηλίου έχουν διαφορετική μορφολογία. Οι υφές του μυκηλίου του υποστρώματος μπορούν να έχουν διάμετρο 0,5-1 μm. Το εναέριο μυκήλιο είναι νηματώδες και ελάχιστα διακλαδισμένο. 

Σε μέσο καλλιέργειας, αυτά τα μυκήλια έχουν διαφορετικές αποχρώσεις του γκρίζου. Η αντίστροφη πλευρά της αποικίας είναι γκρίζα-κίτρινη. Δεν παράγουν χρωστικές μελανίνης.

Οι αλυσίδες των σπορίων είναι ανθεκτικές στην κάμψη και αποτελούνται από 10-50 σπόρια. Η επιφάνεια αυτών είναι ομαλή.

Το είδος χρησιμοποιεί ως πηγή άνθρακα γλυκόζη, ξυλόζη, μαννιτόλη ή φρουκτόζη. Σε μέσα καλλιέργειας με αραβινόζη ή ραμνόζη, δεν υπάρχει ανάπτυξη της αποικίας.

Η βέλτιστη θερμοκρασία για την ανάπτυξή της κυμαίνεται από 25 - 35 ° C.

Αυτά αναπτύσσονται σε ένα ευρύ φάσμα pH μεταξύ 5 και 11. Ωστόσο, η ανάπτυξή τους είναι βέλτιστη σε αλκαλικά περιβάλλοντα με ρΗ 9, επομένως θεωρείται αλκαλόφιλος.

Γενετική

Το γονιδίωμα έχει υποστεί πλήρη αλληλουχία S. griseus. Παρουσιάζει ένα γραμμικό χρωμόσωμα με περισσότερα από οκτώ εκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Η παρουσία πλασμιδίων δεν έχει παρατηρηθεί.

Το χρωμόσωμα έχει περισσότερα από 7.000 ORF (αλληλουχίες RNA ανοικτού πλαισίου). Για περισσότερο από το 60% αυτών των ακολουθιών, η λειτουργία που πληρούν είναι γνωστή. Περιεχόμενο GC για S. griseus είναι περίπου 72%, το οποίο θεωρείται υψηλό.

Δευτερεύοντες μεταβολίτες

Τα περισσότερα είδη Streptomyces παράγουν πολλούς δευτερογενείς μεταβολίτες. Μεταξύ αυτών είναι τα αντιβιοτικά, τα ανοσοκατασταλτικά και οι αναστολείς ενζύμων.

Παρομοίως, αυτά τα βακτήρια είναι ικανά να παράγουν ορισμένα ένζυμα βιομηχανικής σημασίας, όπως ισομεράση γλυκόζης ή τρανσγλουταμινάση.

Στην περίπτωση του S. griseus, Ο σημαντικότερος δευτερογενής μεταβολίτης είναι η στρεπτομυκίνη. Ωστόσο, αυτός ο οργανισμός παράγει άλλες ενώσεις, όπως ορισμένοι τύποι φαινολών που είναι πολύ αποτελεσματικοί στον έλεγχο διαφόρων φυτοπαθογόνων μυκήτων..

Ταξινόμηση

Το είδος περιγράφηκε για πρώτη φορά από απομονωμένα εδάφη από μια περιοχή της Ρωσίας. Η ερευνητής Krainsky το 1914 το χαρακτηρίζει Actinomyces griseus.

Στη συνέχεια, οι Waskman και Curtis καταφέρνουν να απομονώσουν τα είδη σε διάφορα δείγματα εδάφους στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το 1943 οι Waskman και Henrici προτείνουν το είδος Streptomyces με βάση τη μορφολογία και τον τύπο κυτταρικού τοιχώματος του είδους τους. Αυτοί οι συγγραφείς εντοπίζουν το είδος σε αυτό το γένος το 1948.

Φυλογενία και συνώνυμα

Προτάθηκε η ύπαρξη τριών υπο-ειδών για S. griseus. Ωστόσο, μοριακές μελέτες έχουν αποκαλύψει ότι δύο από αυτά τα είδη αντιστοιχούν στο είδος S. microflavus.

Από τη φυλογενετική άποψη, S. griseus  σχηματίζουν μια ομάδα με S.argenteolus και S. caviscabies. Αυτά τα είδη είναι πολύ παρόμοια σε σχέση με τις ριβοσωμικές αλληλουχίες RNA.

Με βάση τη σύγκριση των αλληλουχιών RNA έχει καταστεί δυνατό να αποδειχθεί ότι ορισμένα είδη θεωρούνται ως είδη διαφορετικά από το S. griseus έχουν το ίδιο γενετικό μακιγιάζ.

Επομένως, αυτά τα ονόματα έχουν περάσει στη συνωνυμία του είδους. Μεταξύ αυτών έχουμε S. erumpens, S. ornatus και S. setonii.

Βιολογικός κύκλος

Τα είδη του Streptomyces παράγουν δύο τύπους μυκηλίου κατά την ανάπτυξή του. Το μυκήλιο υποστρώματος που αποτελεί τη φυτική φάση και το μυκηλείο που θα δημιουργήσει τα σπόρια

Ο σχηματισμός του μυκηλίου του υποστρώματος

Αυτό προέρχεται από τη βλάστηση του σπορίου. Οι υφές έχουν διάμετρο 0,5-1 μm. Αυτά αναπτύσσονται από τις κορυφές και αναπτύσσουν κλάδους, παράγοντας μια πολύπλοκη μήτρα υφών.

Υπάρχουν μερικά διαστήματα που σχηματίζουν διαμερίσματα που μπορούν να παρουσιάσουν πολλά αντίγραφα του γονιδιώματος. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, τα βακτήρια εκμεταλλεύονται τα θρεπτικά συστατικά που υπάρχουν στο μέσο για τη συσσώρευση της βιομάζας.

Καθώς αναπτύσσεται αυτό το μυκήλιο, υπάρχει κυτταρικός θάνατος μερικών διαφραγμάτων. Σε ώριμο μυκήλιο υποστρώματος που εναλλάσσει ζωντανά και νεκρά τμήματα.

Όταν τα βακτήρια αναπτύσσονται στο έδαφος ή στις βυθισμένες καλλιέργειες, η φυτική φάση κυριαρχεί.

Σχηματισμός του εναέριου μυκηλίου

Σε μια εποχή που αναπτύσσονται οι αποικίες, αρχίζει να σχηματίζεται ένα μυκήλιο με μικρότερο αριθμό κλαδιών. Στο S. griseus σχηματίζονται μακρά νήματα που είναι πολύ μικρά διακλαδισμένα.

Η απαραίτητη διατροφή για τον σχηματισμό αυτού του μυκηλίου, λαμβάνεται από τη λύση των κυττάρων του μυκηλίου του υποστρώματος. Σε αυτή τη φάση το είδος παράγει τους διάφορους δευτερογενείς μεταβολίτες.

Σχηματισμός σπορίων

Σε αυτή τη φάση, οι υφές σταματούν την ανάπτυξή τους και αρχίζουν να τεμαχίζουν εγκάρσια. Αυτά τα θραύσματα μετατρέπονται γρήγορα σε στρογγυλευμένους σπόρους.

Δημιουργούνται αλυσίδες σπορίων που σχηματίζονται από περίπου πενήντα κύτταρα. Τα σπόρια είναι σφαιρικά έως ωοειδή, με διάμετρο 0,8-1,7 μm και με λεία επιφάνεια.

Χρησιμοποιεί

Η κύρια χρήση που σχετίζεται με S. griseus είναι η παραγωγή στρεπτομυκίνης. Αυτό είναι ένα βακτηριοκτόνο αντιβιοτικό. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1943 από τον Albert Schatz σε στελέχη του είδους.

Η στρεπτομυκίνη είναι μία από τις πιο αποτελεσματικές θεραπείες για τη θεραπεία της φυματίωσης που προκαλείται από Mycobacterium tuberculosis.

Ωστόσο,, S. griseus Έχει άλλες χρήσεις. Το είδος παράγει άλλα αντιβιοτικά, μεταξύ των οποίων και ορισμένα που προσβάλλουν όγκους. Παράγει επίσης εμπορικά χρησιμοποιούμενα πρωτεολυτικά ένζυμα, όπως η προνάση. Αυτά τα ένζυμα εμποδίζουν την απενεργοποίηση των διαύλων νατρίου.

Από την άλλη πλευρά, τα τελευταία χρόνια έχει καθοριστεί ότι S. griseus παράγει πτητικές ουσίες της ομάδας φαινολών που ονομάζεται καρβακρόλη. Αυτή η ουσία έχει την ικανότητα να αναστέλλει την ανάπτυξη σπορίων και μυκήλων διαφόρων φυτοπαθογόνων μυκήτων.

Αναφορές

1. Anderson Α και Ε Wellington (2001) Η ταξονομία των Streptomyces και των σχετικών παραγώγων. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 51: 797-814.
2. Danaei M, A ,, S Baghizadeh Pourseyedi, J Amini και Yaghoobi Μ (2014) Βιολογικός Έλεγχος ασθενειών μυκητιακών φυτικών χρησιμοποιώντας πτητικές ουσίες του Streptomyces griseus. European Journal of Experimental Biology 4: 334-339.
3. Horinouchi S (2007) Εξόρυξη και στίλβωση του θησαυρού στο βακτηριακό γένος Streptomyces. Biosci. Biotechnol. Biochem.71: 283-299.
4. Ohnishi Υ, Ishikawa J, H Hara, Suzuki Η, Μ Ikenoya, Ikeda Η, Α Yamashita, Μ Hattori και Horinouchi S (2008) αλληλουχία του γονιδιώματος του μικροοργανισμού στρεπτομυκίνης-παραγωγής Streptomyces griseus IFO 13350 Journal of Bacteriology 190: 4050-4060.
5. Rong X και Y Huang (2010) Ταξινόμηση της Streptomyces griseus clade χρησιμοποιώντας ανάλυση αλληλουχίας πολυκύκλων και υβριδισμό ϋΝΑ-ϋΝΑ με πρόταση να συνδυαστούν 29 είδη και τρία υποείδη ως 11 γονιδιωματικά είδη. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 60: 696-703.
6. Yepes A (2010) Συστήματα δύο συστατικών και ρύθμιση της παραγωγής αντιβιοτικών Streptomyces coelicolor. Διατριβή για την αίτηση για τον τίτλο του γιατρού από το Πανεπιστήμιο της Salamanca, Ισπανία. 188 σελ.