PROTEOBAKTÉRIE: VLASTNOSTI, SUBFILY, PATOGENÉZA - BIOLÓGIE - 2026

Tieto proteobacteria sú bakteriálne kmeň väčšie, zložité a rôznorodé medzi prokaryotes. Obsahuje asi 384 rodov a 1300 druhov gramnegatívnych baktérií s bunkovou stenou pozostávajúcou hlavne z lipopolysacharidov.

U ľudí sú popri čreve a stolici prítomné proteobaktérie na koži, ústnej dutine, jazyku a vaginálnom trakte. Proteobaktérie sú jednou z najhojnejších fíg v ľudskej črevnej mikrobiote.

Skupina E. coli (Gammaproteobacteria). Autor: Eric Erbe, digitálne sfarbenie od Christophera Pooleyho, USDA, ARS, EMU. , prostredníctvom Wikimedia Commons

Zvýšenie normálnych pomerov baktérií tohto kmeňa v porovnaní s ostatnými (Bacteroidetes a Firmicutes) je spojené s ochoreniami čriev a zažívacieho traktu, najmä so zápalovým fenotypom.

Proteobaktérie zahŕňajú veľké množstvo patogénov, ako sú rody Brucella a Rickettsia patriace do triedy Alphaproteobacteria, Bordetella a Neisseria z triedy Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella a Yersinia z triedy Gammaproteobacteria a nakoniec Helicobacter. triedy Epsilonproteobaktérie.

Popri patogénoch zahŕňajú proteobaktérie kmeňa aj druhové druhy, ako sú obligatórne endosymbionty hmyzu, vrátane rodov Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis a Wigglesworthia.

Nedávne štúdie dospeli k záveru, že symbiotické proteobaktérie sa vo väčšine prípadov vyvinuli z parazitických predkov, čo je v súlade s paradigmou, že bakteriálni vzájomní socialisti sa často vyvíjajú z patogénov.

vlastnosti

Baktérie tohto kmeňa sú morfologicky, fyziologicky a ekologicky rozmanité. Jeho názov je odvodený od starovekého gréckeho boha mora Proteus, ktorý mal schopnosť prevziať mnoho rôznych foriem, čo poukazuje na veľkú rozmanitosť foriem baktérií zhromaždených v tomto taxóne.

Bunky môžu byť vo forme bacilov alebo kokov, s prostekou alebo bez nej, bičí alebo nie a plodnice môžu tvoriť iba niektoré druhy. Môžu byť výživovo fototrofné, heterotrofné a chemolitotropné.

Subphiles

Na základe fylogenetickej analýzy génu 16S rRNA sa proteín proteobaktérie delí na 6 tried: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria a Zetaproteobacteria.

Všetky triedy sú monofyletické, s výnimkou gamaproteobaktérií, ktoré sú parafyletické s Betaproteobaktériami.

alphaproteobacteria

Trieda Alphaproteobacteria obsahuje 13 rádov baktérií. Môžu si osvojiť rôzne morfológie, ako sú stopky, hviezdy a špirály. Môžu tiež vytvárať stonky a puky, čo im umožňuje zvyšovať pomer povrchu k objemu, čo im umožňuje prežiť v prostrediach s nízkym obsahom živín.

Alfaproteobaktérie vykazujú veľkú rozmanitosť metabolických stratégií, ako sú fotosyntéza, fixácia dusíka, oxidácia amoniakom a metylorofia. Do tejto skupiny patria najbohatšie morské bunkové organizmy.

Mnoho druhov tejto triedy baktérií má tendenciu osvojovať si vnútrobunkový životný štýl ako vzájomní pestovatelia rastlín alebo patogénov rastlín alebo živočíchov, napríklad Rhizobim, ktorý sa tvorí s koreňmi niektorých druhov rastlín alebo Wolbachia, parazit bežného komára.

Alphaproteobacteria boli tiež spojené s rodovou skupinou, ktorá dala vznik mitochondriám, Rickettsiales. Ďalšie rody, ako je Rickettsia, sú patogény.

Betaproteobacteria

Betaproteobaktérie sú tvorené 14 radmi baktérií, ktoré vykazujú rozmanitosť foriem a metabolizmov. Môžu byť prísne alebo fakultatívne aeróbne.

Niektoré druhy môžu byť chemoautotrofné, napríklad rod Nitrosomonas, ktorý je oxidačným činidlom amoniaku. Ďalšími sú fototrofy ako Rhodocyclus a Rubrivivax, ktoré využívajú svetlo ako zdroj energie.

Betaproteobaktérie zasahujú do fixácie dusíka oxidáciou amónia, pričom produkujú dusitany, čo je veľmi dôležitá zlúčenina vo fyziologii rastlín.

V tejto skupine môžu byť patogénne aj iné druhy, ako napríklad Neisseriaceae (ktoré spôsobujú kvapavku a meningitídu), Ralstonia, rastlinný patogén nočných lúčov (paradajky, zemiaky) a Burkholderia glumae, ktoré spôsobujú poškodenie pančuchy v pestovanie ryže.

Deltaproteobacteria

Deltaproteobaktérie skupiny 7 rádov gramnegatívnych baktérií. Sú anaeróbne a bežne sa izolujú v sedimentoch jazier, močiarov a morských dnov. Sú reduktory síranov a podieľajú sa na cykle prírodnej síry.

Do tejto triedy patria baktérie, ktoré predchádzali iným baktériám, ako sú druhy rodov Bdellovibrio a Myxococcus. Myxobaktérie emitujú spóry a zoskupujú sa vo viacbunkových plodniciach v prostredí obmedzenom na príjem potravín. Tieto tvoria najkomplexnejšiu skupinu baktérií

Epsilonproteobacteria

Epsilonproteobaktérie zahŕňajú iba jeden rád gramnegatívnych baktérií. Sú tvarované ako tenké špirálové alebo zakrivené tyče. Niektoré druhy sú symbionty tráviaceho traktu zvierat, iné sú parazity žalúdka (Helicobacter spp.) Alebo duodenum (Campylobacter spp.).

Baktérie v tejto skupine obývajú mikroaerofilné alebo anaeróbne prostredia, ako sú napríklad hlbokomorské hydrotermálne prieduchy. Sú chemolytotropné, pretože získavajú svoju energiu oxidáciou redukovanej síry alebo vodíka spojeného s redukciou dusičnanov alebo kyslíka. Iní sú autotrofní a používajú reverzný Krebsov cyklus na fixáciu oxidu uhličitého v biomase.

pathogen

Pretože proteobaktérie sú kmeňom baktérií s najväčším počtom druhov a najkomplexnejších a najrozmanitejších druhov, zahŕňa širokú škálu patogénov.

Escherichia coli

Tieto baktérie sa vylučujú do stolice infikovaných zvierat a môžu prežiť v prostredí až tri dni.

E. coli kolonizuje nového hostiteľa fekálno-orálnou cestou požitím surovej potravy alebo kontaminovanej vody, prilepením na črevné bunky a spôsobením hnačky u postihnutých ľudí.

Fekálne baktérie môžu kolonizovať močovú trubicu a šíriť sa močovým traktom do močového mechúra a obličiek alebo prostaty u mužov, čo spôsobuje infekciu močových ciest.

Keď špecifický kmeň E. coli, ktorý obsahuje kapsulárny antigén nazývaný K1, kolonizuje črevá novorodenca prostredníctvom vagíny kontaminovanej matky, vyskytne sa bakterémia, ktorá vedie k novorodeneckej meningitíde.

V zriedkavých prípadoch sú virulentné kmene zodpovedné aj za hemolyticko-uremický syndróm, peritonitídu, mastitídu, septikémiu a zápal pľúc.

Salmonella

Akonáhle S. enterica vstúpi do nového hostiteľa, začne svoj cyklus infekcie cez lymfoidné tkanivo. Baktérie priľnú k črevným epitelovým bunkám ileu a M bunkám, čo v nich vyvolá preskupenie ich cytoskeletu, ktoré vyvolá tvorbu veľkých zvlnení na povrchu, čo umožní neselektívnej endocytóze, pre ktorú sa baktériám podarí vstúpiť do bunky. ,

Salmonella podobne vyvoláva cytotoxické účinky, ktoré ničia M bunky a indukujú apoptózu v aktivovaných makrofágoch a fagocytózu v neaktivovaných makrofágoch, pre ktoré sa transportujú do pečene a sleziny, kde sa množia.

U ľudí môže S. enterica spôsobiť dve choroby: týfus, spôsobená S. enterica sub. enterotypy Paratyphi alebo salmonelóza spôsobené inými sérotypmi.

Vibrio

Väčšina infekcií Vibrio je spojená s gastroenteritídou, ale môžu tiež infikovať otvorené rany a spôsobiť septikémiu. Tieto baktérie môžu prenášať morské živočíchy a ich požitie spôsobuje u ľudí fatálne infekcie.

Y. cholerae (pôvodca cholery) sa zvyčajne šíri kontaminovanou vodou. Iné patogénne druhy, ako napríklad V. parahaemolyticus a V. vulnificus, sa prenášajú kontaminovanou potravou, ktorá sa zvyčajne spája s konzumáciou nedostatočne tepelne upravených mäkkýšov.

Ohniská V. vulnificus sú smrtiace a bežne sa vyskytujú v horúcom podnebí. Po hurikáne Katrina v New Orleans došlo k prepuknutiu tohto druhu.

Helicobacter

Niektoré druhy Helicobacter žijú v hornej časti gastrointestinálneho traktu a pečeni cicavcov a niektorých vtákov. Niektoré kmene týchto baktérií sú pre človeka patogénne a sú silne spojené s peptickými vredmi, chronickou gastritídou, duodenitídou a rakovinou žalúdka.

Druhy rodu Helicobacter môžu prosperovať v žalúdku cicavca a produkovať veľké množstvo ureázy, ktorá lokálne zvyšuje pH z 2 na 6 alebo 7, čím sa stáva kompatibilnejším médiom.

Y. pylori infikuje až 50% ľudskej populácie. Nachádza sa v hliene, na vnútornom povrchu epitelu a príležitostne v epitelových bunkách žalúdka.

Kolonizácia žalúdka H. pylori môže viesť k chronickej gastritíde, zápalu sliznice žalúdka v mieste infekcie.

Yersinia

Rod Yersinia zahŕňa 11 druhov, z ktorých iba Y. pestis, Y. pseudotuberculosis a určité kmene Y. enterocolitica majú pre človeka a niektoré teplokrvné živočíchy patogénny význam.

Y. pestis je pôvodca pneumonického, septikemického a bubonického moru. Druh moru závisí od formy infekcie, a to buď uhryznutím infikovaných blchami (moru bubnov a septikemického moru) alebo od človeka k človeku kašľom, zvracaním a kýchaním, keď ochorenie progreduje do pneumonickej formy. (pľúcny alebo pneumonický mor).

Pneumonický mor sa vyskytuje, keď baktérie infikujú pľúca, zatiaľ čo bubonický mor sa vyskytuje, keď baktérie vstupujú do tela cez kožu z blchového uhryznutia a cestujú cez lymfatické cievy do lymfatických uzlín, čo spôsobuje zápal. Nakoniec, septikemický mor sa vyskytuje v dôsledku infekcie krvi, po uhryznutí infikovaných blchami

Y. pseudotuberkulóza sa získa kontaktom s infikovanými zvieratami alebo konzumáciou kontaminovanej potravy a vody. Je príčinou ochorenia podobného tuberkulóze nazývanej šarlach, ktorá postihuje lymfatické uzliny. Môže spôsobovať lokalizovanú nekrózu tkanív, granulomy v slezine, pečeni a lymfatických uzlinách.

Y. enterocolitické infekcie sa zvyčajne vyskytujú po konzumácii tepelne nespracovaného bravčového mäsa alebo kontaminovanej vody, mäsa alebo mlieka. Akútne infekcie vo všeobecnosti vedú u ľudí k obmedzenej entero kolitíde alebo terminálnej ileitíde a adenitíde. Medzi príznaky môžu patriť vodnatá alebo krvavá hnačka a horúčka, podobné apendicitíde alebo salmonelóze alebo shigelóze.

Referencie

1. Garrity, Gm, Bell, JA a Lilburn, TG (2004). Taxonomický prehľad provokátov. Bergeyova príručka systematickej bakteriológie, druhé vydanie. Springer-Verlag, New York.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Proteobaktérie: spoločný faktor ľudských chorôb. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Evolučné pôvody a diverzifikácia proteobakteriálnych mutantov. Zborník kráľovskej spoločnosti, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Zoznam bakteriálnych mien so stálou nomenklatúrou: priečinok dostupný na internete. International Journal of Systematic Bacteriology 47, 590 - 592; doi: 10,1099 / 00207713-47-2-590. Načítané 7. októbra 2018.
5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW a Dickerman AW (2007). Robustný druhový strom pre alfaproteobaktérie. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.