STREPTOMYCES GRISEUS: VLASTNOSTI, ŽIVOTNÝ CYKLUS A POUŽITIA - BIOLÓGIE - 2026

Streptomyces griseus je druh aeróbnych grampozitívnych baktérií. Patrí do skupiny Actinobacteria v rámci radu Actinomycetales a rodiny Streptomycetaceae.

Sú to bežné baktérie v pôde. Boli nájdené v spojení s koreňmi rastlín v rhizosfére. Niektoré kmene boli izolované aj vo vzorkách hlbokých morských vôd a sedimentov av pobrežných ekosystémoch.

Streptomyces griseus videný pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu. Autor: Docwarhol, z Wikimedia Commons Prispôsobivosť tohto druhu veľkej rozmanitosti ekosystémov priniesla dôležitú genetickú variáciu, ktorá sa snažila klasifikovať v ecovaroch.

Tento druh, podobne ako iné druhy Streptomyces, produkuje veľké množstvo sekundárnych metabolitov, čo mu dodáva veľký komerčný význam. Medzi nimi vyniká streptomycín (aminoglykozidové antibiotikum), prvé antibiotikum efektívne používané proti tuberkulóze.

vlastnosti

S. griseus je grampozitívna aeróbna baktéria, ktorá spôsobuje mycélium. Bunková stena je hrubá, tvorená hlavne peptidoglykánom a lipidmi.

Tento druh vyvíja substrátové aj vzdušné mycélium. Oba typy mycélia majú odlišnú morfológiu. Hýfy substrátu mycélia môžu mať priemer 0,5 až 1 um. Vzdušné mycélium je vláknité a málo rozvetvené.

V kultivačnom médiu tieto mycéliá majú rôzne odtiene šedej. Zadná strana kolónie je sivožltá. Nevyrábajú melanínové pigmenty.

Reťaze spór sú rektifikovateľné a skladajú sa z 10 až 50 spór. Ich povrch je hladký.

Tento druh používa ako zdroj uhlíka glukózu, xylózu, manitol alebo fruktózu. V kultivačných médiách s arabinózou alebo ramnózou sa nepozoroval žiadny rast kolónií.

Optimálna teplota pre jeho vývoj sa pohybuje od 25 - 35 ° C.

Rastú v širokom rozmedzí pH medzi 5 a 11. Jeho rast je však optimálny v alkalickom prostredí s pH 9, a preto sa považuje za alkalofyl.

genetika

Genom S. griseus bol úplne sekvenovaný. Má lineárny chromozóm s viac ako ôsmimi miliónmi bázových párov. Prítomnosť plazmidov sa nepozorovala.

Chromozóm má viac ako 7000 ORF (RNA RNA s otvoreným rámcom). Pre viac ako 60% týchto sekvencií je známa funkcia, ktorú plnia. Obsah GC S. griseus je približne 72%, čo sa považuje za vysoké.

Sekundárne metabolity

Väčšina druhov Streptomyces produkuje veľké množstvo sekundárnych metabolitov. Medzi nimi nájdeme antibiotiká, imunosupresíva a inhibítory enzýmov.

Tieto baktérie sú rovnako schopné produkovať niektoré priemyselne dôležité enzýmy, ako je napríklad glukózová izomeráza alebo transglutamináza.

V prípade S. griseus je najdôležitejším sekundárnym metabolitom streptomycín. Tento organizmus však produkuje ďalšie zlúčeniny, ako sú určité typy fenolov, ktoré sú veľmi účinné pri kontrole rôznych fytopatogénnych húb.

taxonómie

Tento druh bol prvýkrát opísaný z pôdnych izolátov z oblasti Ruska. Vedecký pracovník Krainsky v roku 1914 ho identifikoval ako Actinomyces griseus.

Neskôr boli Waskman a Curtis schopní izolovať druh v rôznych vzorkách pôdy v Spojených štátoch. V roku 1943 navrhli Waskman a Henrici rod Streptomyces na základe morfológie a typu bunkovej steny svojho druhu. Títo autori zaraďujú tento druh do tohto rodu v roku 1948.

Fylogenéza a synonymá

Pre S. griseus boli navrhnuté tri poddruhy. Molekulárne štúdie však odhalili, že dve z týchto taxónov zodpovedajú druhu S. microflavus.

Z fylogenetického hľadiska tvorí S. griseus skupinu so S. argenteolus a S. caviscabies. Tieto druhy majú veľkú podobnosť vo vzťahu k ribozomálnym RNA sekvenciám.

Na základe porovnania sekvencií RNA bolo možné stanoviť, že niektoré druhy považované za taxóny iné ako S. griseus majú rovnaké genetické zloženie.

Preto sa tieto názvy stali synonymom pre daný druh. Medzi nimi máme S. erumpens, S. ornatus a S. setonii.

Biologický cyklus

Druhy Streptomyces produkujú počas svojho vývoja dva typy mycélia. Podkladové mycélium, ktoré tvorí vegetatívnu fázu, a vzdušné mycélium, ktoré spôsobí spory

Tvorba substrátu mycélia

Vzniká po vyklíčení spór. Hýfy majú priemer 0,5 - 1 um. Tieto rastú z vrcholov a vyvíjajú následky, vytvárajúc komplexnú maticu hýf.

Je prítomných len niekoľko oddelených septa, ktoré môžu prezentovať viacnásobné kópie genómu. Počas tejto fázy baktérie využívajú živiny prítomné v prostredí na akumuláciu biomasy.

Ako sa toto mycélium vyvíja, dochádza k bunkovej smrti nejakej septy. V zrelých substrátoch sa mycélium strieda živé a mŕtve segmenty.

Ak sa baktérie vyvíjajú v pôde alebo v ponorených plodinách, prevláda vegetatívna fáza.

Tvorba vzdušného mycélia

V jednom momente vo vývoji kolónií sa začína tvoriť mycélium s menším počtom vetiev. V S. griseus sa tvoria dlhé vlákna, ktoré sú veľmi málo rozvetvené.

Výživa potrebná na tvorbu tohto mycélia sa získava lýzou buniek mycélia substrátu. V tejto fáze druh produkuje rôzne sekundárne metabolity.

Spóra formácie

V tejto fáze hyfy zastavia svoj rast a začnú sa priečne fragmentovať. Tieto fragmenty sa rýchlo transformujú na zaoblené spóry.

Spóry reťazcov sú tvorené približne 50 bunkami. Spóry sú sférické až oválne, s priemerom 0,8 až 1,7 um as hladkým povrchom.

aplikácia

Hlavné použitie spojené s S. griseus je produkcia streptomycínu. Toto je baktericídne antibiotikum. Prvýkrát ho objavil v roku 1943 Albert Schatz v kmeňoch druhov.

Streptomycín je jedným z najúčinnejších spôsobov liečby tuberkulózy spôsobenej Mycobacterium tuberculosis.

S. griseus má však aj iné použitia. Druh produkuje ďalšie antibiotiká, medzi ktorými sú niektoré, ktoré napádajú nádory. Produkuje tiež komerčne používané proteolytické enzýmy, ako napríklad pronázy. Tieto enzýmy blokujú inaktiváciu sodíkových kanálov.

Na druhej strane sa v posledných rokoch zistilo, že S. griseus produkuje prchavé látky zo skupiny fenolov nazývané karvacrol. Táto látka má schopnosť inhibovať rast spór a mycélia rôznych fytopatogénnych húb.

Referencie

1. Anderson A a E Wellington (2001) Taxonómia Streptomyces a príbuzných rodov. 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 chorôb rastlín pomocou prchavých látok Streptomyces griseus. European Journal of Experimental Biology 4: 334-339.
3. Horinouchi S (2007) Ťažba a leštenie pokladu u bakteriálneho rodu Streptomyces. Biosca. Biotechnol. Biochem. 71: 283-299.
4. Ohnishi Y, J Ishikawa, H. Hara, H. Suzuki, M. Ikenoya, H. Ikeda, Yamashita, M. Hattori a S. Horinouchi (2008) Genomová sekvencia mikroorganizmu produkujúceho streptomycín Streptomyces griseus IFO 13350 Journal of Bacteriology 190: 4050 - 4060.
5. Rong X a Y Huang (2010) Taxonomické hodnotenie kladu Streptomyces griseus pomocou multilokusovej sekvenčnej analýzy a hybridizácie DNA-DNA s návrhom spojiť 29 druhov a tri poddruhy ako 11 genomických druhov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 60: 696-703.
6. Yepes A (2010) Dvojzložkové systémy a regulácia produkcie antibiotík zo Streptomyces coelicolor. Diplomová práca na získanie doktorátu na univerzite v Salamance v Španielsku. 188 pp.