Streptomyces - Streptomyces

Streptomyces
Streptomyces sp 01.png
Kultura snímků z Streptomyces druh
Vědecká klasifikace
Království:
Bakterie
Kmen:
Aktinobakterie
Třída:
Aktinomycety
Objednat:
Actinomycetales
Rodina:
Streptomycetaceae
Rod:
Streptomyces

Waksman & Henrici 1943
Rozmanitost
Asi 550 druhů
Synonyma

Streptoverticillium

Streptomyces myceliální listy[1]

Streptomyces je největší rod z Aktinobakterie a typ rodu rodiny Streptomycetaceae.[2] Více než 500 druhů Streptomyces bakterie byly popsány.[3] Stejně jako u ostatních aktinobakterií jsou to streptomycety grampozitivní, a mít genomy s vysokou Obsah GC.[4] Většina streptomycet se vyskytuje převážně v půdě a v rozpadající se vegetaci výtrusy a jsou známé svým výrazným „zemitým“ zápachem, který je výsledkem produkce těkavých látek metabolit, geosmin.

Streptomycety se vyznačují komplexem sekundární metabolismus.[4] Produkují více než dvě třetiny klinicky užitečných antibiotika přírodního původu (např. neomycin, cypemycin, grisemycin, bottromyciny a chloramfenikol ).[5][6] Antibiotikum streptomycin odvozuje svůj název přímo od Streptomyces. Streptomycety jsou řídké patogeny, ačkoli infekce u lidí, jako je mycetom, může být způsobeno S. somaliensis a S. sudanensis, a v rostlinách mohou být způsobeny S. caviscabies, S. acidiscabies, S. turgidiscabies a S. svrab.

Taxonomie

Viz také: Seznam druhů Streptomyces

Streptomyces je typ rodu rodiny Streptomycetaceae[7] a v současné době pokrývá téměř 576 druh s každým rokem se počet zvyšuje.[8] Acidofilní a kmeny tolerantní vůči kyselinám, které byly původně klasifikovány pod tímto rodem, byly později přesunuty do Kitasatospora (1997) [9] a Streptacidiphilus (2003).[10] Názvy druhů jsou obvykle založeny na jejich barvě hyfy a výtrusy.

Saccharopolyspora erythraea byl dříve umístěn v tomto rodu (jako Streptomyces erythraeus).

Morfologie

Rod Streptomyces zahrnuje aerobní, Grampozitivní, vláknité bakterie, které s větvemi produkují dobře vyvinuté vegetativní hyfy (v průměru 0,5 až 2,0 μm). Tvoří komplex substrátové mycelium který pomáhá při úklidu organických sloučenin z jejich substrátů.[11] Ačkoli mycelia a vzdušné hyfy které z nich vznikají, jsou amotilní, mobility se dosahuje rozptylem spor.[11] Povrchy spór mohou být chlupaté, drsné, hladké, ostnaté nebo bradavičnaté.[12] U některých druhů se vzdušné hyfy skládají z dlouhých, přímých vláken, která ve více či méně pravidelných intervalech nesou 50 nebo více spór, uspořádaných do přeslenů (verticilů). Každá větev verticil produkuje na svém vrcholu okolík, který nese od dvou do několika řetězců sférických až elipsoidních, hladkých nebo drsných spor.[11] Některé kmeny tvoří krátké řetězce spor na hyfách substrátu. Některé kmeny produkují struktury podobné sklerotii, pycnidii, sporangii a synnemata.

Genomika

Kompletní genom z „S. coelicolor kmen A3 (2) "byl publikován v roce 2002.[13] V té doběS. coelicolor"Předpokládalo se, že genom obsahuje největší počet geny ze všech bakterie.[13] Chromozom je 8 667 507 bp dlouho s obsahem GC 72,1% a předpokládá se, že bude obsahovat 7825 genů kódujících proteiny.[13] Z hlediska taxonomie “S. coelicolor A3 (2) „patří k druhu S. violaceoruber, a nejde o platně popsaný samostatný druh; "S. coelicolor A3 (2) „nelze zaměňovat za skutečné S. coelicolor (Müller), i když je často označován jako S. coelicolor pro pohodlí.[14]

První kompletní sekvence genomu S. avermitilis byla dokončena v roce 2003.[15] Každý z těchto genomů tvoří a chromozóm s lineární strukturou, na rozdíl od většiny bakteriálních genomů, které existují ve formě kruhových chromozomů.[16] Sekvence genomu S. svrab, člen rodu se schopností způsobit onemocnění strupem bramborovým, byl stanoven na Wellcome Trust Sanger Institute. S délkou 10,1 Mbp a kódováním 9 107 provizorních genů je největší známou Streptomyces genom sekvenován, pravděpodobně kvůli velkému ostrov patogenity.[16][17]

Biotechnologie

V posledních letech, biotechnologie vědci začali používat Streptomyces druhy pro heterologní výraz bílkovin. Tradičně, Escherichia coli byl druh volby k vyjádření eukaryotický geny, protože to bylo dobře srozumitelné a snadno se s nimi pracovalo.[18][19] Exprese eukaryotických proteinů v E-coli může být problematické. Někdy se proteiny neskládají správně, což může vést k nerozpustnosti a usazování inkluzní orgány a ztráta biologické aktivity produktu.[20] Ačkoli E-coli kmeny mají sekreční mechanismy, mají nízkou účinnost a mají za následek sekreci do periplazmatický prostor, zatímco sekrece grampozitivní bakterií, jako je a Streptomyces druh vede k sekreci přímo do extracelulárního média. Navíc, Streptomyces druhy mají účinnější sekreční mechanismy než E-coli. Vlastnosti sekrečního systému jsou výhodou pro průmyslovou produkci heterologně exprimovaného proteinu, protože zjednodušují následné kroky čištění a mohou zvýšit výtěžek. Tyto vlastnosti mimo jiné vytvářejí Streptomyces spp. atraktivní alternativa k jiným bakteriím, jako je E-coli a Bacillus subtilis.[20]

Rostlinné patogenní bakterie

Dosud bylo zjištěno, že deset druhů patřících do tohoto rodu je pro rostliny patogenních:[8]

  1. S. scabiei
  2. S. acidiscabies
  3. S. europaeiscabiei
  4. S. luridiscabiei
  5. S. niveiscabiei
  6. S. puniciscabiei
  7. S. reticuliscabiei
  8. S. stelliscabiei
  9. S. turgidiscabies (strupovitost v brambory )
  10. S. ipomoeae (nemoc měkké hniloby v sladké brambory )

Lék

Streptomyces je největší antibiotikum -produkující rod produkující antibakteriální látky, protiplísňový a antiparazitika a také řada dalších bioaktivní sloučeniny, jako jsou imunosupresiva.[21] Téměř všechny bioaktivní sloučeniny produkované Streptomyces jsou iniciovány v době shodné s tvorbou vzdušných hyf z mycelia substrátu.[11]

Antimykotika

Viz také: Polyenové antimykotikum

Streptomycety produkují řadu antifungálních sloučenin medicínského významu, včetně nystatin (z S. noursei ), amfotericin B (z S. nodosus ),[22] a natamycin (z S. natalensis ).

Antibakteriální látky

Členové rodu Streptomyces jsou zdrojem mnoha antibakteriálních farmaceutických látek; mezi nejdůležitější z nich patří:

Kyselina klavulanová (z S. clavuligerus ) je lék používaný v kombinaci s některými antibiotiky (jako amoxicilin ) blokovat a / nebo oslabit některé mechanismy bakteriální rezistence nevratnou inhibicí beta-laktamázy. Nová antiinfektiva, která jsou v současné době vyvíjena, zahrnují Guadinomin (z Streptomyces sp. K01-0509),[38] sloučenina, která blokuje Sekreční systém typu III gramnegativních bakterií.

Antiparazitika

S. avermitilis je zodpovědný za výrobu jednoho z nejčastěji používaných léků proti napadení hlísticemi a členovci, ivermektin.

jiný

Méně často streptomycety produkují sloučeniny používané v jiných léčebných postupech: migrastatin (z S. platensis) a bleomycin (z S. verticillus) jsou antineoplastický (protirakovinné) léky; boromycin (z S. antibioticus ) vykazuje antivirovou aktivitu proti kmenu HIV-1 HIV, stejně jako antibakteriální aktivitu. Staurosporin (z S. staurosporeus ) má také řadu aktivit od antifungálních po antineoplastické (prostřednictvím inhibice proteinové kinázy ).

S. hygroscopicus a S. viridochromogenes produkovat přírodní herbicid bialaphos.

Viz také

Reference

  1. ^ Van der Meij, A., Willemse, J., Schneijderberg, M.A., Geurts, R., Raaijmakers, J. M. a van Wezel, G.P. (2018) „Inter- a intracelulární kolonizace kořenů Arabidopsis endofytickými aktinobakteriemi a dopad rostlinných hormonů na jejich antimikrobiální aktivitu“. Antonie Van Leeuwenhoek, 111(5): 679–690. doi:10.1007 / s10482-018-1014-z
  2. ^ Kämpfer, Peter (2006). "Čeleď Streptomycetaceae, část I: Taxonomie". In Dworkin, Martin; Falkow, Stanley; Rosenberg, Eugene; Schleifer, Karl-Heinz; Stackebrandt, Erko (eds.). Prokaryotes. 538–604. doi:10.1007/0-387-30743-5_22. ISBN  978-0-387-25493-7.
  3. ^ Euzéby JP (2008). "Rod Streptomyces". Seznam prokaryotických jmen se Stálým v nomenklatuře. Citováno 2008-09-28.
  4. ^ A b Madigan M, Martinko J, eds. (2005). Brockova biologie mikroorganismů (11. vydání). Prentice Hall. ISBN  978-0-13-144329-7.[stránka potřebná ]
  5. ^ Kieser T, Bibb MJ, Buttner MJ, Chater KF, Hopwood DA (2000). Praktická genetika Streptomyces (2. vyd.). Norwich, Anglie: Nadace Johna Innesa. ISBN  978-0-7084-0623-6.[stránka potřebná ]
  6. ^ Porozumění a manipulace s produkcí antibiotik v aktinomycetách
  7. ^ Anderson, AS; Wellington, Elizabeth (2001). "Taxonomie Streptomyces a příbuzné rody ". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 51 (3): 797–814. doi:10.1099/00207713-51-3-797. PMID  11411701.
  8. ^ A b Labeda, D. P. (2010). "Multilokusová sekvenční analýza fytopatogenních druhů rodu Streptomyces". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 61 (10): 2525–31. doi:10.1099 / ijs.0.028514-0. PMID  21112986.
  9. ^ Zhang, Z .; Wang, Y .; Ruan, J. (1997). „Návrh na oživení rodu Kitasatospora (Omura, Takahashi, Iwai a Tanaka 1982)“. International Journal of Systematic Bacteriology. 47 (4): 1048–54. doi:10.1099/00207713-47-4-1048. PMID  9336904.
  10. ^ Kim, Seung Bum; Lonsdale, J; Seong, CN; Goodfellow, M (2003). "Streptacidiphilus gen. Listopad, acidofilní aktinomycety s chemotypem stěny I a emendací čeledi Streptomycetaceae (Waksman a Henrici (1943) AL)." Rainey et al. 1997 ". Antonie van Leeuwenhoek. 83 (2): 107–16. doi:10.1023 / A: 1023397724023. PMID  12785304. S2CID  12901116.
  11. ^ A b C d Chater, Keith (1984). "Morfologická a fyziologická diferenciace v Streptomyces". V Losick, Richard (ed.). Mikrobiální vývoj. str. 89–115. doi:10.1101/087969172.16.89 (neaktivní 9. 9. 2020). ISBN  978-0-87969-172-1. Citováno 2012-01-19.CS1 maint: DOI neaktivní od září 2020 (odkaz)
  12. ^ Dietz, Alma; Mathews, John (1971). "Klasifikace Streptomyces spórové povrchy do pěti skupin ". Aplikovaná mikrobiologie. 21 (3): 527–533. doi:10.1128 / AEM.21.3.527-533.1971. PMC  377216. PMID  4928607.
  13. ^ A b C Bentley, S. D .; Chater, K. F .; Cerdeño-Tárraga, A.-M .; Challis, G. L .; Thomson, N.R .; James, K. D .; Harris, D. E.; Quail, M. A .; Kieser, H .; Harper, D .; Bateman, A .; Brown, S .; Chandra, G .; Chen, C. W .; Collins, M .; Cronin, A .; Fraser, A .; Goble, A .; Hidalgo, J .; Hornsby, T .; Howarth, S .; Huang, C.-H .; Kieser, T .; Larke, L .; Murphy, L .; Oliver, K .; O'Neil, S .; Rabbinowitsch, E .; Rajandream, M.-A .; et al. (2002). "Kompletní sekvence genomu modelu aktinomycety Streptomyces coelicolor A3 (2)". Příroda. 417 (6885): 141–7. Bibcode:2002 Natur.417..141B. doi:10.1038 / 417141a. PMID  12000953. S2CID  4430218.
  14. ^ Chater, Keith F .; Biró, Sandor; Lee, Kye Joon; Palmer, Tracy; Schrempf, Hildgund (2010). "Složitá extracelulární biologie Streptomyces". Recenze mikrobiologie FEMS. 34 (2): 171–98. doi:10.1111 / j.1574-6976.2009.00206.x. PMID  20088961.
  15. ^ Ikeda, Haruo; Ishikawa, červen; Hanamoto, Akiharu; Shinose, Mayumi; Kikuchi, Hisashi; Shiba, Tadayoshi; Sakaki, Yoshiyuki; Hattori, Masahira; Ōmura, Satoshi (2003). "Kompletní sekvence genomu a komparativní analýza průmyslového mikroorganismu Streptomyces avermitilis". Přírodní biotechnologie. 21 (5): 526–31. doi:10.1038 / nbt820. PMID  12692562.
  16. ^ A b Paul Dyson (1. ledna 2011). Streptomyces: Molekulární biologie a biotechnologie. Horizon Scientific Press. str. 5. ISBN  978-1-904455-77-6. Citováno 16. ledna 2012.
  17. ^ "Svrab Streptomyces". Sanger Institute. Citováno 2001-02-26.
  18. ^ Brawner, Mary; Poste, George; Rosenberg, Martin; Westpheling, Janet (1991). "Streptomyces: Hostitel pro heterologní genovou expresi". Aktuální názor na biotechnologie. 2 (5): 674–81. doi:10.1016/0958-1669(91)90033-2. PMID  1367716.
  19. ^ Payne, Gregory F .; Delacruz, Neslihan; Coppella, Steven J. (1990). "Vylepšená produkce heterologního proteinu ze Streptomyces lividans". Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie. 33 (4): 395–400. doi:10.1007 / BF00176653. PMID  1369282. S2CID  19287805.
  20. ^ A b Binnie, Craig; Douglas Cossar, J .; Stewart, Donald I.H. (1997). "Heterologní exprese biofarmaceutického proteinu ve Streptomyces". Trendy v biotechnologii. 15 (8): 315–20. doi:10.1016 / S0167-7799 (97) 01062-7. PMID  9263479.
  21. ^ Watve, Milind; Tickoo, Rashmi; Jog, Maithili; Bhole, Bhalachandra (2001). „Kolik antibiotik produkuje rod Streptomyces?“. Archiv mikrobiologie. 176 (5): 386–90. doi:10.1007 / s002030100345. PMID  11702082. S2CID  603765.
  22. ^ Procópio RE, Silva IR, Martins MK, Azevedo JL, Araújo JM (2012). "Antibiotika produkovaná Streptomyces". Brazilský žurnál infekčních nemocí. 16 (5): 466–71. doi:10.1016 / j.bjid.2012.08.014. PMID  22975171.
  23. ^ Akagawa, H .; Okanishi, M .; Umezawa, H. (1975). „Plazmid podílející se na produkci chloramfenikolů ve Streptomyces venezuelae: důkazy z genetického mapování“. Journal of General Microbiology. 90 (2): 336–46. doi:10.1099/00221287-90-2-336. PMID  1194895.
  24. ^ Miao, V. (2005). "Daptomycin biosyntéza v Streptomyces roseosporus: Klonování a analýza genového klastru a revize peptidové stereochemie". Mikrobiologie. 151 (5): 1507–23. doi:10,1099 / mic. 0,27757-0. PMID  15870461.
  25. ^ Woodyer, Ryan D .; Shao, Zengyi; Thomas, Paul M .; Kelleher, Neil L .; Blodgett, Joshua A.V .; Metcalf, William W .; Van Der Donk, Wilfred A .; Zhao, Huimin (2006). „Heterologní produkce fosfomycinu a identifikace minimálního biosyntetického genového klastru“. Chemie a biologie. 13 (11): 1171–82. doi:10.1016 / j.chembiol.2006.09.007. PMID  17113999.
  26. ^ Peschke, Ursula; Schmidt, Heike; Zhang, Hui-Zhan; Piepersberg, Wolfgang (1995). "Molekulární charakterizace klastru genů produkujících lincomycin Streptomyces lincolnensis 78-11". Molekulární mikrobiologie. 16 (6): 1137–56. doi:10.1111 / j.1365-2958.1995.tb02338.x. PMID  8577249.
  27. ^ Howard T. Dulmage (březen 1953). „Produkce neomycinu Streptomyces fradiae v syntetickém médiu“. Aplikovaná mikrobiologie. 1 (2): 103–106. doi:10.1128 / AEM.1.2.103-106.1953. PMC  1056872. PMID  13031516.
  28. ^ Sankaran, L .; Pogell, B. M. (1975). "Biosyntéza puromycinu u Streptomyces alboniger: regulace a vlastnosti O-demethylpuromycin O-methyltransferázy". Antimikrobiální látky a chemoterapie. 8 (6): 721–32. doi:10.1128 / AAC.8.6.721. PMC  429454. PMID  1211926.
  29. ^ Distler, Jürgen; Ebert, Andrea; Mansouri, Kambiz; Pissowotzki, Klaus; Stockmann, Michael; Piepersberg, Wolfgang (1987). „Genový klastr pro biosyntézu streptomycinu u Streptomyces griseus: Nukleotidová sekvence tří genů a analýza transkripční aktivity“. Výzkum nukleových kyselin. 15 (19): 8041–56. doi:10.1093 / nar / 15.19.8041. PMC  306325. PMID  3118332.
  30. ^ Dr. Mark Nelson; Robert A. Greenwald; Wolfgang Hillen; Mark L. Nelson (2001). Tetracykliny v biologii, chemii a medicíně. Birkhäuser. str. 8–. ISBN  978-3-7643-6282-9. Citováno 17. ledna 2012.
  31. ^ „Co jsou to Streptomycetes?“. Hosenkin Lab; Univerzita Hirošima. Citováno 10. srpna 2015.
  32. ^ Swan, David G .; Rodríguez, Ana M .; Vilches, Carmen; Méndez, Carmen; Salas, José A. (1994). "Charakterizace genu Streptomyces antibioticus kódujícího polyketid syntázu typu I, která má neobvyklou kódující sekvenci". MGG Molekulární a obecná genetika. 242 (3): 358–362. doi:10.1007 / BF00280426. ISSN  1432-1874. PMID  8107683. S2CID  2195072.
  33. ^ „Finto: MeSH: Streptomyces antibioticus“. finto: Finský tezaurus a ontologická služba. Citováno 10. srpna 2015.
  34. ^ Atta, Houssam M. (leden 2015). „Biochemické studie produkce antibiotik ze Streptomyces sp .: Taxonomie, fermentace, izolace a biologické vlastnosti“. Journal of Saudi Chemical Society. 19 (1): 12–22. doi:10.1016 / j.jscs.2011.12.011.
  35. ^ Oh, Dong-Chan; Scott, Jarrod J .; Currie, Cameron R .; Clardy, Jon (5. února 2009). „Mycangimycin, polyenperoxid z Mutualist sp“. Organické dopisy. 11 (3): 633–636. doi:10,1021 / ol802709x. PMC  2640424. PMID  19125624.
  36. ^ Chen, Tom S. S .; Chang, Ching-Jer; Floss, Heinz G. (červen 1981). „Biosyntéza boromycinu“. The Journal of Organic Chemistry. 46 (13): 2661–2665. doi:10.1021 / jo00326a010.
  37. ^ Národní centrum pro biotechnologické informace. Složená databáze PubChem; CID = 53385491, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/53385491 (zpřístupněno 8. března 2017).
  38. ^ Holmes, Tracy C .; May, Aaron E .; Zaleta-Rivera, Kathia; Ruby, J. Graham; Skewes-Cox, Peter; Fischbach, Michael A .; Derisi, Joseph L .; Iwatsuki, Masato; o̅Mura, Satoshi; Khosla, Chaitan (2012). „Molekulární pohledy na biosyntézu guadinominu: inhibitor sekrečního systému typu III“. Journal of the American Chemical Society. 134 (42): 17797–806. doi:10.1021 / ja308622d. PMC  3483642. PMID  23030602.

Další čtení

externí odkazy