Streptomyces

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Streptomyces
Streptomyces sp.
Streptomyces sp.
Sistematika
Koljeno Actinobacteria
Red Streptomycetales
Podred Streptomycineae
Porodica Streptomycetaceae
Rod Streptomyces
Vrste

S. ambofaciens
S. achromogenes
S. avermitilis
S. cinnamonensis
S. coelicolor
S. clavuligerus
S. felleus
S. ferralitis
S. filamentosus
S. fradiae
S. griseus
S. hygroscopicus
S. iysosuperficus
S. kanamyceticus
S. lividans
S. nodosus
S. noursei
S. scabies
S. somaliensis
S. thermoviolaceus
S. toxytricini
S. venezuelae
S. tsukubaensis
S. violaceoruber

i oko 500 dodatnih vrsta.
Micelijski listovi Streptomyces sp.[1]

Streptomyces je najopsežniji rod koljena Actinobacteria, grupa Gram pozitivnih bakterija, sa općenito visokim sadržajem komplementarnih veza G-C u strukturi DNK.[2] Opisano je preko 500 vrsta bakterija roda Streptomyces

Nalaze se pretežno u zemljištima i razgrađenoj vegetaciji, a većina proizvodi spore (zvane i konidije na krajevima vazdušnih hifa. Odlikuje ih miris "vlažne zemlje" koji odaju kao rezultat stvaranja hlapljivog metabolita, geosmina (Streptomyces coelicolor).[3][4]

Vrste roda Streptomyces karakterizirane su složenim sekundarnim metabolizmom (metabolički putevi koji nisu potrebni za preživljavanje).[2] Proizvode brojne antibiotika za kliničku upotrebu prirodnog porijekla, poput streptomicina, klavulanska kiselinaklavulanske kiseline, meomicina, levomicetina, itd. Streptomyces su rijetko patogene, iako mogu izazvati ljudske infekcije, kao što je micetoma od S. somaliensis i S. sudanensis . U biljkama, S. caviscabies i S. scabies uzrokuje kraste. Također od njih, konkretno od Streptomyces avermitilis , sintetizirana je cijela porodica insekticida, avermektina.[5][6]

Taksonomija[uredi | uredi izvor]

Streptomyces je rod porodice Streptomycetaceae[7] i obuhvata blizu 576 vrsta, a broj se povećava svake godine.[8] Acidofilni i sojevi tolerantni na kiseline koji su prvobitno svrstani u ovaj rod kasnije su premješteni u Kitasatospora (1997) [9] and Streptacidiphilus (2003).[10] Nomenklatura vrsta obično se zasniva na njihovoj boji hifa i spora.

Saccharopolyspora erythraea je ranije bio smješten u ovaj rod (kao Streptomyces erythraeus).

Morfologija[uredi | uredi izvor]

Rod Streptomyces uključuje aerobne, Gram-pozitivne, nitaste bakterije koje proizvode dobro razvijene vegetativne, granate hife (promjera između 0,52,0 µm). One vore kompleks supstratnog micelija koji pomaže u uklanjanju organskih spojeva sa njihovih podloga. Nastaju iz nepokretnihj, a pokretljivost se postiže raspršivanjem spora .[11] Spore surfaces may be hairy, rugose, smooth, spiny or warty.[12] U nekih vrsta, zračne hife sastoje se od dugih, ravnih niti koje nose 50 ili više spora u manje ili više pravilnim razmacima, poredane u kolutove (vertikule). Svaka grana vertikule na vrhu dima kišobran koji nosi od dva do nekoliko lanaca sfernih do elipsoidnih, glatkih ili rugoznih spora.[11] Neki sojevi tvore kratke lance spora na supstratnim hifama. Neki sojevi proizvode strukture nalik sklerotijima, piknidijama, sporangijama i sinematama.

Genomika[uredi | uredi izvor]

Kompletni genom soja A3 (2) Streptomyces coelicolor objavljen je 2002.[13] U to vrijeme se smatralo da genom " S. coelicolor " sadrži najveći broj gena od bilo koje bakterije.[13] Hromosom je dug 8,667.507 bp sa s, adržajem G-C od 72,1% i predviđa se da sadrži 7.825 gena, koji kodiraju proteine.[13] U pogledu taksonomije, S. coelicolor A3 (2) pripada vrsti Streptomyces violaceoruber , i nije valjano opisan kao zasebna vrsta; S. coelicolor A3 (2) ne treba zamijeniti sa stvarnim Streptomyces coelicolor (Müller), mada se često naziva i S. coelicolor radi praktičnosti.[14]

Prvo kompletno sekvenciranje genoma S. avermitilis završeno je 2003.[15] Svaki od ovih genoma tvori hromosom s linearnom strukturom, za razliku od većine bakterijskih genoma, koji imaju kružni oblik kružnih.[16] Sekvenca genoma S. scabies, člana roda sa sposobnošću da izazove bolest krastavosti krompira, utvrđen je u Wellcome Trust Sanger Institute. Sa dužinom od 10,1 Mbp i kodiranjem 9.107 provizornih gena, to je najveći poznati sekvencirani genom roda Streptomyces, vjerovatno zbog velikog otoka patogrnodzi.[16][17]

Biotehnologija[uredi | uredi izvor]

Poslednjih godina istraživači biotehnologije počeli su da koriste vrste Streptomyces za heterolognu ekspresiju proteina. Tradicijski, Escherichia coli bila je odabrana vrsta za ekspresije eukariotskih gena, jer je bila dobro razumljiva i sa kojom je bilo lahko raditi.[18][19] Ekspresija eukariotskih proteina u E. coli može biti problematična. Ponekad se proteini ne savijaju pravilno, što može dovesti do nerastvorljivosti, taloženja u inkluzijskim tijelima i gubitka bioaktivnosti proizvoda.[20] Iako sojebi E. coli imaju mehanizme sekrecije, oni su niske efikasnosti i rezultiraju lučenjem u periplazmatski prostor, dok lučenje gram-pozitivne bakterije kao što ju vrste roda Streptomyces rezultira sekrecijom direktno u vanćelijski medij. Pored toga, vrste Streptomyces imaju efikasnije mehanizme lučenja od E.coli. Svojstva sistema za lučenje prednost su za industrijsku proizvodnju heterologno eksprimiranih proteina, jer pojednostavljuju naredne korake pročišćavanja i mogu povećati prinos. Ova svojstva, između ostalog, čine Streptomyces spp. atraktivna alternativa drugim bakterijama kao što su E. coli i Bacillus subtilis.[20]

Biljne patogene bakterije[uredi | uredi izvor]

Do sada je utvrđeno da je deset vrsta koje pripadaju ovom rodu patogeno za biljke:[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 (krastavost krompirs)
  10. S. ipomoeae (bolest mehkog korijena slatkih krompira)

Medicina[uredi | uredi izvor]

Streptomyces je najveći antibiotički rod, koji proizvodi antibakterijske, antigljivične i antiparazitske lijekove, kao i širok spektar drugih bioaktivni spojeva, kao što je Imunosupresivi.[21] Gotovo svi bioaktivni spojevi koje proizvode Streptomyces započinju tokom vremena koje se poklapa sa zračnom hifnom formacijom iz supstratnog micelija.[11]

Protugljivična sredstva[uredi | uredi izvor]

Streptomicete proizvode brojna antimikotične spojeve od medicinskog značaja, uključujući nistatin (od S. noursei ), amfotericin B (od S. nodosus )[22] i natamicin (iz S. natalensis).

Antibakterijski proizvodi[uredi | uredi izvor]

Pripadnici roda Streptomyces izvor su brojnih antibakterijskih farmaceutskih sredstava; među najvažnijim od njih su:

Klavulanska kiselina (iz S. clavuligerus) je lijek koji se koristi u kombinaciji s nekim antibioticima (poput amoksicilina) za blokiranje i/ili slabljenje nekih mehanizama rezistencije na bakterije nepovratnom inhibicijom beta-laktamaze.

Novi antiinfektivi koji se sada razvijaju uključuju guadinomine (iz Streptomyces sp. K01-0509),[38] spoj koji blokira sistem sekrecije tipa III Gram-negativnih bakterija.

Antiparazitni lijekovi[uredi | uredi izvor]

S. avermitilis odgovoran je za proizvodnju jednog od najčešće korištenih lijekova protiv zaraza nematodama i člankonošcima, ivermektin.

Ostalo[uredi | uredi izvor]

Rjeđe, streptomicete proizvode spojeve koji se koriste u drugim medicinskim tretmanima: migrastatin (iz S. platensis ) i bleomicin (iz S. verticillus ) su antineoplazijski ( lijekovi protiv raka; boromicin (iz S. antibioticus ) pokazuje antivirusnu aktivnost protiv HIV-1 soja HIV-a, kao i antibakterijsku aktivnost. Staurosporin (od S. staurosporeus ) također ima niz aktivnosti, od antimikotskih do antineoplazijskih (putem inhibicije protein kinaze).

S. hygroscopicus i S. viridochromogenes proizvode prirodni herbicid bialafos.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Van der Meij, A., Willemse, J., Schneijderberg, M.A., Geurts, R., Raaijmakers, J.M. and van Wezel, G.P. (2018) "Inter-and intracellular colonization of Arabidopsis roots by endophytic actinobacteria and the impact of plant hormones on their antimicrobial activity". Antonie Van Leeuwenhoek, 111(5): 679–690. doi:10.1007/s10482-018-1014-z
  2. ^ a b Madigan M; Martinko J (editors). (2005). Brock Biology of Microorganisms (11th ed. izd.). Prentice Hall. ISBN 0-13-144329-1.CS1 održavanje: dodatni tekst (link)
  3. ^ Kieser T, Bibb MJ, Buttner MJ, Chater KF, Hopwood DA (2000). Practical Streptomyces Genetics (2nd izd.). Norwich, England: John Innes Foundation. ISBN 978-0-7084-0623-6.[potrebna stranica]
  4. ^ Understanding and manipulating antibiotic production in actinomycetes
  5. ^ Kämpfer, Peter (2006). "The Family Streptomycetaceae, Part I: Taxonomy". u Dworkin, Martin; Falkow, Stanley; Rosenberg, Eugene; Schleifer, Karl-Heinz; Stackebrandt, Erko (ured.). The Prokaryotes. str. 538–604. doi:10.1007/0-387-30743-5_22. ISBN 978-0-387-25493-7.
  6. ^ Euzéby JP (2008). "Genus Streptomyces". List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature. Arhivirano s originala, 25. 12. 2012. Pristupljeno 28. 9. 2008.
  7. ^ Anderson, AS; Wellington, Elizabeth (2001). "The taxonomy of Streptomyces and related genera". 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). "Multilocus sequence analysis of phytopathogenic species of the genus 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). "A Proposal to Revive the Genus Kitasatospora (Omura, Takahashi, Iwai, and 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. Nov., acidophilic actinomycetes with wall chemotype I and emendation of the family Streptomycetaceae (Waksman and Henrici (1943)AL) emend. Rainey et al. 1997". Antonie van Leeuwenhoek. 83 (2): 107–16. doi:10.1023/A:1023397724023. PMID 12785304.
  11. ^ a b c Chater, Keith (1984). "Morphological and physiological differentiation in Streptomyces". u Losick, Richard (ured.). Microbial development. str. 89–115. doi:10.1101/087969172.16.89 (neaktivno 11. 1. 2021). ISBN 978-0-87969-172-1. Pristupljeno 19. 1. 2012.
  12. ^ Dietz, Alma; Mathews, John (1971). "Classification of Streptomyces spore surfaces into five groups". Applied Microbiology. 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). "Complete genome sequence of the model actinomycete Streptomyces coelicolor A3(2)". Nature. 417 (6885): 141–7. Bibcode:2002Natur.417..141B. doi:10.1038/417141a. PMID 12000953.
  14. ^ Chater, Keith F.; Biró, Sandor; Lee, Kye Joon; Palmer, Tracy; Schrempf, Hildgund (2010). "The complex extracellular biology of Streptomyces". FEMS Microbiology Reviews. 34 (2): 171–98. doi:10.1111/j.1574-6976.2009.00206.x. PMID 20088961.
  15. ^ Ikeda, Haruo; Ishikawa, Jun; Hanamoto, Akiharu; Shinose, Mayumi; Kikuchi, Hisashi; Shiba, Tadayoshi; Sakaki, Yoshiyuki; Hattori, Masahira; Ōmura, Satoshi (2003). "Complete genome sequence and comparative analysis of the industrial microorganism Streptomyces avermitilis". Nature Biotechnology. 21 (5): 526–31. doi:10.1038/nbt820. PMID 12692562.
  16. ^ a b Paul Dyson (1. 1. 2011). Streptomyces: Molecular Biology and Biotechnology. Horizon Scientific Press. str. 5. ISBN 978-1-904455-77-6. Pristupljeno 16. 1. 2012.
  17. ^ "Streptomyces scabies". Sanger Institute. Pristupljeno 26. 2. 2001.
  18. ^ Brawner, Mary; Poste, George; Rosenberg, Martin; Westpheling, Janet (1991). "Streptomyces: A host for heterologous gene expression". Current Opinion in Biotechnology. 2 (5): 674–81. doi:10.1016/0958-1669(91)90033-2. PMID 1367716.
  19. ^ Payne, Gregory F.; Delacruz, Neslihan; Coppella, Steven J. (1990). "Improved production of heterologous protein from Streptomyces lividans". Applied Microbiology and Biotechnology. 33 (4): 395–400. doi:10.1007/BF00176653. PMID 1369282.
  20. ^ a b Binnie, Craig; Douglas Cossar, J.; Stewart, Donald I.H. (1997). "Heterologous biopharmaceutical protein expression in Streptomyces". Trends in Biotechnology. 15 (8): 315–20. doi:10.1016/S0167-7799(97)01062-7. PMID 9263479.
  21. ^ Watve, Milind; Tickoo, Rashmi; Jog, Maithili; Bhole, Bhalachandra (2001). "How many antibiotics are produced by the genus Streptomyces ?". Archives of Microbiology. 176 (5): 386–90. doi:10.1007/s002030100345. PMID 11702082.
  22. ^ Procópio RE, Silva IR, Martins MK, Azevedo JL, Araújo JM (2012). "Antibiotics produced by Streptomyces". The Brazilian Journal of Infectious Diseases. 16 (5): 466–71. doi:10.1016/j.bjid.2012.08.014. PMID 22975171.
  23. ^ Akagawa, H.; Okanishi, M.; Umezawa, H. (1975). "A Plasmid Involved in Chloramphenicol Production in Streptomyces venezuelae: Evidence from Genetic Mapping". Journal of General Microbiology. 90 (2): 336–46. doi:10.1099/00221287-90-2-336. PMID 1194895.
  24. ^ Miao, V. (2005). "Daptomycin biosynthesis in Streptomyces roseosporus: Cloning and analysis of the gene cluster and revision of peptide stereochemistry". Microbiology. 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). "Heterologous Production of Fosfomycin and Identification of the Minimal Biosynthetic Gene Cluster". Chemistry & Biology. 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). "Molecular characterization of the lincomycin-production gene cluster of Streptomyces lincolnensis 78-11". Molecular Microbiology. 16 (6): 1137–56. doi:10.1111/j.1365-2958.1995.tb02338.x. PMID 8577249.
  27. ^ Howard T. Dulmage (mart 1953). "The Production of Neomycin by Streptomyces fradiae in Synthetic Media". Applied Microbiology. 1 (2): 103–106. doi:10.1128/AEM.1.2.103-106.1953. PMC 1056872. PMID 13031516.
  28. ^ Sankaran, L.; Pogell, B. M. (1975). "Biosynthesis of Puromycin in Streptomyces alboniger: Regulation and Properties of O-Demethylpuromycin O-Methyltransferase". Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 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). "Gene cluster for streptomycin biosynthesis inStreptomyces griseus: Nucleotide sequence of three genes and analysis of transcriptional activity". Nucleic Acids Research. 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). Tetracyclines in biology, chemistry and medicine. Birkhäuser. str. 8–. ISBN 978-3-7643-6282-9. Pristupljeno 17. 1. 2012.
  31. ^ "What are Streptomycetes?". Hosenkin Lab; Hiroshima-University. Arhivirano s originala, 13. 6. 2018. Pristupljeno 10. 8. 2015.
  32. ^ Swan, David G.; Rodríguez, Ana M.; Vilches, Carmen; Méndez, Carmen; Salas, José A. (1994). "Characterisation of a Streptomyces antibioticus gene encoding a type I polyketide synthase which has an unusual coding sequence". MGG Molecular & General Genetics. 242 (3): 358–362. doi:10.1007/BF00280426. ISSN 1432-1874. PMID 8107683.
  33. ^ "Finto: MeSH: Streptomyces antibioticus". finto: Finnish Thesaurus and Ontology Service. Pristupljeno 10. 8. 2015.
  34. ^ Atta, Houssam M. (januar 2015). "Biochemical studies on antibiotic production from Streptomyces sp.: Taxonomy, fermentation, isolation and biological properties". 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. 2. 2009). "Mycangimycin, a Polyene Peroxide from a Mutualist sp". Organic Letters. 11 (3): 633–636. doi:10.1021/ol802709x. PMC 2640424. PMID 19125624.
  36. ^ Chen, Tom S. S.; Chang, Ching-Jer; Floss, Heinz G. (juni 1981). "Biosynthesis of boromycin". The Journal of Organic Chemistry. 46 (13): 2661–2665. doi:10.1021/jo00326a010.
  37. ^ National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database; CID=53385491, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/53385491 (accessed Mar. 8, 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). "Molecular Insights into the Biosynthesis of Guadinomine: A Type III Secretion System Inhibitor". Journal of the American Chemical Society. 134 (42): 17797–806. doi:10.1021/ja308622d. PMC 3483642. PMID 23030602.

Dopunska literatura[uredi | uredi izvor]

  • Baumberg S (1991). Genetics and Product Formation in Streptomyces. Kluwer Academic. ISBN 978-0-306-43885-1.
  • Gunsalus IC (1986). Bacteria: Antibiotic-producing Streptomyces. Academic Press. ISBN 978-0-12-307209-2.
  • Hopwood DA (2007). Streptomyces in Nature and Medicine: The Antibiotic Makers. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-515066-7.
  • Dyson P, ured. (2011). Streptomyces: Molecular Biology and Biotechnology. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-77-6.

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]