STREPTOMYCES GRISEUS: CHARAKTERYSTYKA, CYKL ŻYCIA I ZASTOSOWANIA - BIOLOGIA - 2025

Streptomyces griseus to gatunek tlenowych bakterii Gram-dodatnich. Należy do grupy Actinobacteria z rzędu Actinomycetales i rodziny Streptomycetaceae.

Są to pospolite bakterie w glebie. Znaleziono je w połączeniu z korzeniami roślin w ryzosferze. Niektóre szczepy zostały również wyizolowane w próbkach wód głębinowych i osadów oraz w ekosystemach przybrzeżnych.

Streptomyces griseus widziane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Autor: Docwarhol, z Wikimedia Commons Zdolność przystosowania się tego gatunku do wielkiej różnorodności ekosystemów wygenerowała ważną zmienność genetyczną, którą próbowano sklasyfikować w ekowarach.

Gatunek ten, podobnie jak inne gatunki Streptomyces, wytwarza dużą liczbę metabolitów wtórnych, co nadaje mu duże znaczenie handlowe. Wśród nich wyróżnia się streptomycyna (antybiotyk aminoglikozydowy), pierwszy antybiotyk stosowany skutecznie przeciw gruźlicy.

cechy

S. griseus to Gram-dodatnia bakteria tlenowa wytwarzająca grzybnię. Ściana komórkowa jest gruba i składa się głównie z peptydoglikanu i lipidów.

Gatunek ten rozwija zarówno grzybnię substratową, jak i powietrzną. Oba typy grzybni mają różną morfologię. Strzępki grzybni podłoża mogą mieć średnicę 0,5 - 1 µm. Grzybnia powietrzna jest nitkowata i mało rozgałęziona.

W pożywce te grzybnie mają różne odcienie szarości. Odwrotna strona kolonii jest szaro-żółtawa. Nie wytwarzają pigmentów melaniny.

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

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

Optymalna temperatura dla jego rozwoju waha się w granicach 25 - 35 ° C.

Rosną w szerokim zakresie pH, od 5 do 11. Jednak jego wzrost jest optymalny w środowisku zasadowym o pH 9, dlatego uważany jest za zasadowy.

Genetyka

Genom S. griseus został całkowicie zsekwencjonowany. Ma liniowy chromosom z ponad ośmioma milionami par zasad. Nie zaobserwowano obecności plazmidów.

Chromosom ma ponad 7000 ORF (sekwencje RNA z otwartą ramką). W przypadku ponad 60% tych sekwencji znana jest funkcja, jaką pełnią. Zawartość GC dla S. griseus wynosi około 72%, co jest uważane za wysokie.

Wtórne metabolity

Większość gatunków Streptomyces wytwarza dużą liczbę wtórnych metabolitów. Wśród nich znajdziemy antybiotyki, immunosupresanty i inhibitory enzymów.

Podobnie bakterie te są zdolne do wytwarzania niektórych enzymów ważnych dla przemysłu, takich jak izomeraza glukozowa lub transglutaminaza.

W przypadku S. griseus najważniejszym metabolitem wtórnym jest streptomycyna. Jednak organizm ten wytwarza inne związki, takie jak pewne rodzaje fenoli, które są bardzo skuteczne w zwalczaniu różnych fitopatogennych grzybów.

Taksonomia

Gatunek został po raz pierwszy opisany na izolatach gleby z obszaru Rosji. Badacz Krainsky w 1914 roku identyfikuje go jako Actinomyces griseus.

Później Waskman i Curtis byli w stanie wyizolować gatunek w różnych próbkach gleby w Stanach Zjednoczonych. W 1943 roku Waskman i Henrici zaproponowali rodzaj Streptomyces w oparciu o morfologię i typ ściany komórkowej ich gatunku. Autorzy ci umieszczają gatunek w tym rodzaju w 1948 roku.

Filogeneza i synonimy

Zaproponowano trzy podgatunki S. griseus. Jednak badania molekularne wykazały, że dwa z tych taksonów odpowiadają gatunkowi S. microflavus.

Z filogenetycznego punktu widzenia S. griseus tworzy grupę z S. argenteolus i S. caviscabies. Gatunki te wykazują duże podobieństwo w stosunku do sekwencji rybosomalnego RNA.

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

Dlatego te nazwy stały się synonimami gatunku. Wśród nich są S. erumpens, S. ornatus i S. setonii.

Cykl biologiczny

Gatunki Streptomyces wytwarzają w trakcie swojego rozwoju dwa rodzaje grzybni. Grzybnia substratowa, która tworzy fazę wegetatywną i grzybnia powietrzna, z której wyrosną zarodniki

Powstawanie grzybni substratowej

Powstaje po wykiełkowaniu zarodników. Strzępki mają średnicę 0,5–1 µm. Wyrastają one z wierzchołków i rozwijają rozgałęzienia, tworząc złożoną matrycę strzępek.

Obecnych jest kilka przegród podzielonych na sekcje, które mogą prezentować wiele kopii genomu. W tej fazie bakterie wykorzystują składniki odżywcze obecne w środowisku do gromadzenia biomasy.

W miarę rozwoju tej grzybni dochodzi do śmierci komórkowej niektórych przegród. W dojrzałej grzybni substratowej występują naprzemiennie segmenty żywe i martwe.

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

Tworzenie grzybni powietrznej

W pewnym momencie rozwoju kolonii zaczyna tworzyć się grzybnia z mniejszą liczbą gałęzi. U S. griseus powstają długie włókna, które są bardzo słabo rozgałęzione.

Pożywienie niezbędne do powstania tej grzybni uzyskuje się z lizy komórek grzybni substratu. W tej fazie gatunek wytwarza różne wtórne metabolity.

Formacja zarodnikow

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

Powstają łańcuchy zarodników składające się z około pięćdziesięciu komórek. Zarodniki są kuliste do owalnych, o średnicy 0,8-1,7 µm i gładkiej powierzchni.

Aplikacje

Głównym zastosowaniem związanym z S. griseus jest produkcja streptomycyny. To jest antybiotyk bakteriobójczy. Po raz pierwszy został wykryty w 1943 roku przez Alberta Schatza w szczepach tego gatunku.

Streptomycyna jest jedną z najskuteczniejszych metod leczenia gruźlicy wywołanej przez Mycobacterium tuberculosis.

Jednak S. griseus ma inne zastosowania. Gatunek produkuje inne antybiotyki, wśród których są takie, które atakują nowotwory. Wytwarza również enzymy proteolityczne używane komercyjnie, takie jak pronazy. Te enzymy blokują inaktywację kanałów sodowych.

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

Bibliografia

1. Anderson A i E Wellington (2001) taksonomia Streptomyces i pokrewnych rodzajów. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 51: 797–814.
2. Danaei M, A Baghizadeh ,, S Pourseyedi, J Amini i M Yaghoobi (2014) Biologiczne zwalczanie chorób grzybiczych roślin przy użyciu lotnych substancji Streptomyces griseus. European Journal of Experimental Biology 4: 334–339.
3. Horinouchi S (2007) Wydobywanie i polerowanie skarbu z rodzaju bakterii Streptomyces. Biosci. Biotechnol. Biochem.71: 283-299.
4. Ohnishi Y, J Ishikawa, H Hara, H Suzuki, M Ikenoya, H Ikeda, A Yamashita, M Hattori and S Horinouchi (2008) Sekwencja genomu mikroorganizmu wytwarzającego streptomycynę Streptomyces griseus IFO 13350 Journal of Bacteriology 190: 4050 - 4060.
5. Rong X i Y Huang (2010) Ocena taksonomiczna kladu Streptomyces griseus 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 przez Streptomyces coelicolor. Praca dyplomowa mająca na celu uzyskanie tytułu doktora na Uniwersytecie w Salamance w Hiszpanii. 188 s.