STREPTOMYCES GRISEUS: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Streptomyces griseus - это вид аэробных грамположительных бактерий. Он принадлежит к группе актинобактерий, относящихся к отряду Actinomycetales и семейству Streptomycetaceae.

Это обычные бактерии в почве. Они были обнаружены вместе с корнями растений в ризосфере. Некоторые штаммы также были выделены в пробах глубоководных морских вод и донных отложений и в прибрежных экосистемах.

Streptomyces griseus под растровым электронным микроскопом. Автор: Доквархол, из Wikimedia Commons Способность этого вида адаптироваться к большому разнообразию экосистем привела к значительным генетическим вариациям, которые пытались классифицировать в эковары.

Этот вид, как и другие виды Streptomyces, продуцирует большое количество вторичных метаболитов, что придает ему большое коммерческое значение. Среди них выделяется стрептомицин (аминогликозидный антибиотик), первый антибиотик, эффективный против туберкулеза.

характеристики

S. griseus - это грамположительная аэробная бактерия, продуцирующая мицелий. Клеточная стенка толстая, состоит в основном из пептидогликана и липидов.

Этот вид развивает как субстратный, так и воздушный мицелий. Оба типа мицелия имеют разную морфологию. Гифы субстратного мицелия могут иметь диаметр 0,5–1 мкм. Воздушный мицелий нитчатый, мало разветвленный.

В культуральной среде эти мицелии имеют разные оттенки серого. Обратная сторона колонии серо-желтоватая. Они не производят пигменты меланина.

Цепочки спор выпрямлены и состоят из 10-50 спор. Поверхность у них гладкая.

В качестве источника углерода этот вид использует глюкозу, ксилозу, маннит или фруктозу. В питательной среде с арабинозой или рамнозой роста колоний не наблюдается.

Оптимальная температура для его развития колеблется в пределах 25-35 ° C.

Они растут в широком диапазоне pH, от 5 до 11. Однако их рост оптимален в щелочной среде с pH 9, поэтому они считаются щелочными.

генетика

Геном S. griseus полностью секвенирован. У него линейная хромосома с более чем восемью миллионами пар оснований. Присутствия плазмид не наблюдалось.

Хромосома имеет более 7000 ORF (открытых последовательностей РНК). Для более чем 60% этих последовательностей функция, которую они выполняют, известна. Содержание GC для S. griseus составляет примерно 72%, что считается высоким.

Вторичные метаболиты

Большинство видов Streptomyces продуцируют большое количество вторичных метаболитов. Среди них мы находим антибиотики, иммунодепрессанты и ингибиторы ферментов.

Точно так же эти бактерии способны продуцировать некоторые промышленно важные ферменты, такие как глюкозоизомераза или трансглутаминаза.

В случае S. griseus наиболее важным вторичным метаболитом является стрептомицин. Однако этот организм производит другие соединения, такие как определенные типы фенолов, которые очень эффективны для борьбы с различными фитопатогенными грибами.

Таксономия

Впервые вид был описан по почвенным изолятам одного из регионов России. Исследователь Крайнски в 1914 году идентифицирует его как Actinomyces griseus.

Позже Васкман и Кертис смогли выделить этот вид в различных образцах почвы в Соединенных Штатах. В 1943 году Васкман и Хенрици предложили род Streptomyces на основании морфологии и типа клеточной стенки своего вида. Эти авторы относят вид к этому роду в 1948 году.

Филогения и синонимы

Было предложено три подвида S. griseus. Однако молекулярные исследования показали, что два из этих таксонов соответствуют виду S. microflavus.

С филогенетической точки зрения S. griseus образует группу с S. argenteolus и S. caviscabies. Эти виды имеют большое сходство в отношении последовательностей рибосомных РНК.

На основе сравнения последовательностей РНК удалось установить, что некоторые таксоны, считающиеся видами, отличными от S. griseus, имеют одинаковый генетический состав.

Поэтому эти названия стали синонимами вида. Среди них есть S. erumpens, S. ornatus и S. setonii.

Биологический цикл

Виды Streptomyces в процессе своего развития продуцируют мицелий двух типов. Субстратный мицелий, составляющий вегетативную фазу, и воздушный мицелий, который дает начало спорам

Формирование субстратного мицелия

Это происходит после прорастания спор. Гифы имеют диаметр 0,5–1 мкм. Они вырастают из вершин и развивают разветвления, образуя сложный матрикс гиф.

Присутствуют несколько компартментализованных перегородок, которые могут представлять несколько копий генома. На этом этапе бактерии используют питательные вещества, присутствующие в окружающей среде, для накопления биомассы.

По мере развития мицелия происходит гибель некоторых перегородок. В зрелом субстратном мицелии живые и мертвые сегменты чередуются.

Когда бактерии развиваются в почве или в затопленных культурах, преобладает вегетативная фаза.

Формирование воздушного мицелия

В какой-то момент развития колоний начинает формироваться мицелий с меньшим количеством ветвей. У S. griseus образуются длинные очень мало разветвленные нити.

Питание, необходимое для образования этого мицелия, получается в результате лизиса субстратных клеток мицелия. На этой фазе вид производит различные вторичные метаболиты.

Образование спор

На этой фазе гифы прекращают свой рост и начинают фрагментироваться в поперечном направлении. Эти фрагменты быстро превращаются в споры округлой формы.

Цепочки спор образуются примерно из пятидесяти клеток. Споры имеют форму от сферических до овальных, диаметром 0,8–1,7 мкм и имеют гладкую поверхность.

Приложения

Основное применение S. griseus - это производство стрептомицина. Это бактерицидный антибиотик. Впервые он был обнаружен в 1943 году Альбертом Шацем у штаммов этого вида.

Стрептомицин - одно из самых эффективных средств лечения туберкулеза, вызванного Mycobacterium tuberculosis.

Однако S. griseus имеет и другие применения. Этот вид производит другие антибиотики, среди которых есть и те, которые действуют на опухоли. Он также производит коммерчески используемые протеолитические ферменты, такие как проназы. Эти ферменты блокируют инактивацию натриевых каналов.

С другой стороны, в последние годы было установлено, что S. griseus производит летучие вещества из группы фенолов, называемых карвакролом. Это вещество обладает способностью подавлять рост спор и мицелия различных фитопатогенных грибов.

Ссылки

1. Андерсон А. и Э. Веллингтон (2001) Таксономия Streptomyces и родственных родов. Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии 51: 797-814.
2. Данаи М., А. Багизаде, С. Пурсейди, Дж. Амини и М. Ягоби (2014). Биологический контроль грибковых заболеваний растений с использованием летучих веществ Streptomyces griseus. Европейский журнал экспериментальной биологии 4: 334-339.
3. Horinouchi S (2007) Добыча и полировка сокровищ бактерий рода Streptomyces. Biosci. Biotechnol. Biochem.71: 283-299.
4. Ohnishi Y, J Ishikawa, H Hara, H Suzuki, M Ikenoya, H Ikeda, A Yamashita, M Hattori и S. Horinouchi (2008) Последовательность генома стрептомицин-продуцирующего микроорганизма Streptomyces griseus IFO 13350 Journal of Bacteriology 190: 4050-4060.
5. Rong X и Y Huang (2010) Таксономическая оценка клады Streptomyces griseus с использованием анализа мультилокусной последовательности и ДНК-ДНК-гибридизации с предложением объединить 29 видов и три подвида в 11 геномных видов. Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии 60: 696-703.
6. Yepes A (2010) Двухкомпонентные системы и регуляция продукции антибиотиков Streptomyces coelicolor. Диссертация на получение звания доктора Университета Саламанки, Испания. 188 с.