PROTEOBAKTERIE: CHARAKTERYSTYKA, PODFILE, PATOGENEZA - BIOLOGIA - 2024

W Proteobacteria są Gromada bakterii większe, złożone i zróżnicowane wśród prokariotów. Obejmuje około 384 rodzajów i 1300 gatunków bakterii Gram-ujemnych ze ścianą komórkową składającą się głównie z lipopolisacharydów.

U ludzi proteobakterie są obecne na skórze, jamie ustnej, języku i drogach pochwy, a także w jelitach i kale. Proteobakterie są jednymi z najliczniej występujących w mikrobiocie jelitowej człowieka.

Grupa E. coli (Gammaproteobacteria). Zdjęcie: Eric Erbe, cyfrowa koloryzacja autorstwa Christophera Pooleya, obaj z USDA, ARS, EMU. , za pośrednictwem Wikimedia Commons

Wzrost prawidłowych proporcji bakterii tego gromady w porównaniu z innymi (Bacteroidetes i Firmicutes) wiąże się z chorobami jelit i pozajelitowymi, głównie z fenotypem zapalnym.

Proteobakterie obejmują szeroką gamę patogenów, takich jak rodzaje Brucella i Rickettsia należące do klasy Alphaproteobacteria, Bordetella i Neisseria z klasy Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella i Yersinia z klasy Gammaproteobacteria i wreszcie Helicobacter z klasy klasa Epsilonproteobacteria.

Oprócz patogenów, proteobakterie z gromady obejmują gatunki mutatywne, takie jak obligatoryjne endosymbionty owadów, w tym rodzaje Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis i Wigglesworthia.

Niedawne badania wykazały, że symbiotyczne proteobakterie wyewoluowały w większości przypadków z pasożytniczych przodków, co jest zgodne z paradygmatem, zgodnie z którym bakteryjni mutanci często ewoluują z patogenów.

cechy

Bakterie z tej gromady są zróżnicowane morfologicznie, fizjologicznie i ekologicznie. Jego nazwa wywodzi się od starożytnego greckiego boga morza Proteusa, który posiadał zdolność przybierania wielu różnych form, nawiązując do wielkiej różnorodności form bakterii zgromadzonych w tych taksonach.

Komórki mogą mieć postać pałeczek lub ziarniaków, z prostecą lub bez niej, wiciowate lub nie, a tylko niektóre gatunki mogą tworzyć owocniki. Mogą być odżywczo fototroficzne, heterotroficzne i chemolitotroficzne.

Podfile

Na podstawie analizy filogenetycznej genu 16S rRNA, gromada proteobakterii została podzielona na 6 klas: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria i Zetaproteobacteria.

Wszystkie klasy są monofiletyczne, z wyjątkiem gammaproteobacteria, które są parafiletyczne z Betaproteobacteria.

Alphaproteobacteria

Klasa Alphaproteobacteria obejmuje 13 rzędów bakterii. Mogą przyjąć różne morfologie, takie jak szypułka, gwiaździsta i spiralna. Mogą również tworzyć łodygi i pąki, co pozwala im zwiększyć stosunek powierzchni do objętości, co pozwala im przetrwać w środowiskach o niewielkiej ilości składników odżywczych.

Alfaproteobakterie wykazują dużą różnorodność strategii metabolicznych, takich jak fotosynteza, wiązanie azotu, utlenianie amoniaku i metylotrofia. Do tej grupy należą najliczniejsze morskie organizmy komórkowe.

Wiele gatunków tej klasy bakterii ma tendencję do przyjmowania wewnątrzkomórkowego stylu życia jako mutualizatorzy roślin lub patogenów roślin lub zwierząt, takich jak Rhizobim, który tworzy się z korzeniami niektórych gatunków roślin lub Wolbachia, pasożyt komara pospolitego.

Alphaproteobacteria zostały również powiązane z grupą przodków, która dała początek mitochondriom, Rickettsiales. Inne rodzaje, takie jak Rickettsia, są patogenami.

Betaproteobacteria

Betaproteobakterie są tworzone przez 14 rzędów bakterii, które mają różnorodne formy i metabolizm. Mogą być aerobowe ścisłe lub fakultatywne.

Niektóre gatunki mogą być chemoautotroficzne, na przykład rodzaj Nitrosomonas, który jest utleniaczem amoniaku. Inne to fototrofy, takie jak Rhodocyclus i Rubrivivax, które wykorzystują światło jako źródło energii.

Betaproteobakterie biorą udział w wiązaniu azotu poprzez utlenianie amonu, wytwarzając azotyn, bardzo ważny związek w fizjologii roślin.

Inne gatunki mogą być chorobotwórcze w tej grupie, takie jak Neisseriaceae (powodujące rzeżączkę i zapalenie opon mózgowych), Ralstonia, patogen roślinny psiankowatych (pomidor, ziemniak) i Burkholderia glumae, która powoduje uszkodzenie wiechy w uprawa ryżu.

Deltaproteobacteria

Deltaproteobacteria grupa 7 rzędów bakterii Gram-ujemnych. Są beztlenowe i są powszechnie izolowane w osadach jezior, bagien i dna morskiego. Są reduktorami siarczanów i uczestniczą w naturalnym cyklu siarkowym.

Ta klasa obejmuje bakterie poprzedzające inne bakterie, takie jak gatunki z rodzajów Bdellovibrio i Myxococcus. Myksobakterie emitują zarodniki i grupują się w wielokomórkowych owocnikach w środowiskach o ograniczonej ilości pożywienia. Stanowią one najbardziej złożoną grupę bakterii

Epsilonproteobacteria

Epsilonproteobacteria zawiera tylko jeden rząd bakterii Gram-ujemnych. Mają kształt cienkich spiralnych lub zakrzywionych prętów. Niektóre gatunki są symbiontami przewodu pokarmowego zwierząt, inne pasożytami żołądka (Helicobacter spp.) Lub dwunastnicy (Campylobacter spp.).

Bakterie z tej grupy zasiedlają środowiska mikroaerofilne lub beztlenowe, takie jak głębinowe kominy hydrotermalne. Są chemolitotroficzne, ponieważ pozyskują swoją energię z utleniania zredukowanej siarki lub wodoru sprzężonego z redukcją azotanów lub tlenu. Inne są autotroficzne i wykorzystują odwrotny cykl Krebsa do wiązania dwutlenku węgla w biomasie.

Patogeneza

Ponieważ proteobakterie są gromadą bakterii z największą liczbą gatunków oraz najbardziej złożoną i różnorodną, ​​obejmuje ona szeroką gamę patogenów.

Escherichia coli

Bakterie te są wydalane z kałem zakażonych zwierząt i mogą przetrwać w środowisku do trzech dni.

E. coli kolonizuje nowego żywiciela drogą fekalno-oralną, spożywając surową żywność lub skażoną wodę, przylegając do komórek jelitowych i powodując biegunkę u osób dotkniętych chorobą.

Bakterie kałowe mogą kolonizować cewkę moczową i rozprzestrzeniać się drogą moczową do pęcherza, nerek lub prostaty u mężczyzn, powodując infekcję dróg moczowych.

Kiedy określony szczep E. coli, który zawiera antygen otoczkowy zwany K1, kolonizuje jelita noworodka przez zanieczyszczoną pochwę matki, dochodzi do bakteriemii, prowadzącej do noworodkowego zapalenia opon mózgowych.

W rzadszych przypadkach wirulentne szczepy są również odpowiedzialne za zespół hemolityczno-mocznicowy, zapalenie otrzewnej, mastitis, posocznicę i zapalenie płuc.

Salmonella

Gdy S. enterica dostanie się do nowego żywiciela, rozpoczyna cykl infekcji przez tkankę limfatyczną. Bakterie przylegają do komórek nabłonka jelitowego jelita krętego i komórek M, indukując w nich rearanżację ich cytoszkieletu, która wyzwala tworzenie się dużych fal na powierzchni umożliwiających nieselektywną endocytozę, w wyniku której bakterie potrafią dostać się do komórki .

Podobnie Salmonella wywołuje efekty cytotoksyczne, które niszczą komórki M i indukują apoptozę w aktywowanych makrofagach i fagocytozę w nieaktywowanych makrofagach, z powodu których są transportowane do wątroby i śledziony, gdzie się rozmnażają.

U ludzi S. enterica może powodować dwie choroby: dur brzuszny, wywoływany przez S. enterica sub. enterica Paratyphi serotypy lub salmonelloza wywołana przez inne serotypy.

Vibrio

Większość infekcji Vibrio wiąże się z zapaleniem żołądka i jelit, ale mogą one również infekować otwarte rany i powodować posocznicę. Bakterie te mogą być przenoszone przez zwierzęta morskie, a ich spożycie powoduje śmiertelne infekcje u ludzi.

Y. cholerae (czynnik sprawczy cholery) jest zwykle przenoszona przez zanieczyszczoną wodę. Inne gatunki chorobotwórcze, takie jak V. parahaemolyticus i V. vulnificus, są przenoszone przez skażoną żywność, co zwykle wiąże się ze spożyciem niedogotowanych skorupiaków.

Ogniska V. vulnificus są śmiertelne i często występują w gorącym klimacie. Po huraganie Katrina w Nowym Orleanie doszło do wybuchu tego gatunku.

Helicobacter

Niektóre gatunki Helicobacter żyją w górnym odcinku przewodu pokarmowego i wątrobie ssaków i niektórych ptaków. Niektóre szczepy tych bakterii są chorobotwórcze dla ludzi i są silnie związane z wrzodami trawiennymi, przewlekłym zapaleniem żołądka, zapaleniem dwunastnicy i rakiem żołądka.

Gatunki z rodzaju Helicobacter mogą dobrze się rozwijać w żołądku ssaków, wytwarzając duże ilości ureazy, która lokalnie podnosi pH z 2 do 6 lub 7, czyniąc z niego bardziej kompatybilne podłoże.

Y. pylori infekuje do 50% populacji ludzkiej. Występuje w śluzie, na wewnętrznej powierzchni nabłonka, a czasami w komórkach nabłonka żołądka.

Kolonizacja żołądka przez H. pylori może prowadzić do przewlekłego zapalenia żołądka, zapalenia wyściółki żołądka w miejscu zakażenia.

Yersinia

Rodzaj Yersinia obejmuje 11 gatunków, z których tylko Y. pestis, Y. pseudotuberculosis i niektóre szczepy Y. enterocolitica mają patogenne znaczenie dla ludzi i niektórych zwierząt stałocieplnych.

Y. pestis jest czynnikiem wywołującym dżumę płucną, posocznicę i dymienicze. Rodzaj dżumy zależy od formy zakażenia, czy to poprzez ukąszenie zarażonej pcheł (dżuma dymienicza i posocznica), czy też między ludźmi przez kaszel, wymioty i kichanie, gdy choroba rozwinęła się do postaci płucnej. (dżuma płucna lub płucna).

Dżuma płucna występuje, gdy bakterie infekują płuca, podczas gdy dżuma dymienicza występuje, gdy bakterie dostają się do organizmu przez skórę z ukąszenia pcheł i przemieszczają się przez naczynia limfatyczne do węzła chłonnego, powodując stan zapalny. Wreszcie dżuma posocznicowa występuje w wyniku zakażenia krwi, po ukąszeniu zakażonych pcheł

Y. pseudotuberculosis nabywa się poprzez kontakt z zakażonymi zwierzętami lub spożycie skażonej żywności i wody. Jest przyczyną podobnej do gruźlicy choroby zwanej szkarlatyną, która atakuje węzły chłonne. Może powodować miejscową martwicę tkanek, ziarniniaki śledziony, wątroby i węzłów chłonnych.

Zakażenia Y. enterocolitica występują na ogół w wyniku spożycia niedogotowanej wieprzowiny lub skażonej wody, mięsa lub mleka. Ostre infekcje na ogół prowadzą do samoograniczającego się zapalenia jelit lub końcowego zapalenia jelita krętego i zapalenia adenitis u ludzi. Objawy mogą obejmować wodnistą lub krwawą biegunkę i gorączkę, podobnie jak zapalenie wyrostka robaczkowego, salmonelloza lub shigelloza.

Bibliografia

1. Garrity, Gm, Bell, JA i Lilburn, TG (2004). Taksonomiczny zarys prokariotów. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, wydanie drugie. Springer-Verlag, Nowy Jork.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Proteobacteria: A Common Factor in Human Diseases. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Ewolucyjne pochodzenie i zróżnicowanie proteobakteryjnych mutualistów. Proceedings of the Royal Society, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Lista nazw bakterii występujących w nazewnictwie: folder dostępny w Internecie. International Journal of Systematic Bacteriology 47, 590–592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Źródło 7 października 2018 r.
5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW i Dickerman AW (2007). Solidne drzewo gatunkowe dla Alphaproteobacteria. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578–4586.