STREPTOMYCES GRISEUS: CHARAKTERISTIKA, ŽIVOTNÍ CYKLUS A POUŽITÍ - BIOLOGIE - 2025

Streptomyces griseus je druh aerobních grampozitivních bakterií. Patří do skupiny Actinobacteria, v rámci řádu Actinomycetales a rodiny Streptomycetaceae.

Jsou to běžné bakterie v půdě. Byly nalezeny ve spojení s kořeny rostlin v rhizosféře. Některé kmeny byly také izolovány ve vzorcích hlubinných mořských vod a sedimentů a v pobřežních ekosystémech.

Streptomyces griseus viděný pomocí skenovacího elektronového mikroskopu. Autor: Docwarhol z Wikimedia Commons Schopnost tohoto druhu přizpůsobit se velké rozmanitosti ekosystémů vyvolala významnou genetickou variabilitu, která se pokoušela zařadit do ecovarů.

Tento druh, stejně jako ostatní druhy Streptomyces, produkuje velké množství sekundárních metabolitů, což mu dává velký komerční význam. Mezi nimi vyniká streptomycin (aminoglykosidové antibiotikum), první antibiotikum účinné proti tuberkulóze.

vlastnosti

S. griseus je grampozitivní aerobní bakterie, která produkuje mycelium. Buněčná stěna je tlustá, tvořená hlavně peptidoglykanem a lipidy.

Tento druh vyvíjí jak substrátové, tak vzdušné mycelium. Oba typy mycelia mají jinou morfologii. Hýfy substrátu mycelium mohou mít průměr 0,5 - 1 um. Letecké mycelium je vláknité a málo rozvětvené.

V kultivačním médiu tyto mycelia vykazují různé odstíny šedé. Zadní strana kolonie je šedo-nažloutlá. Nevyrábají melaninové pigmenty.

Řetězy spór jsou rektifikovatelné a sestávají z 10 až 50 spór. Jejich povrch je hladký.

Druh používá jako zdroj uhlíku glukózu, xylózu, mannitol nebo fruktózu. V kultivačních médiích s arabinózou nebo ramnózou nebyl pozorován růst kolonií.

Optimální teplota pro jeho vývoj se pohybuje v rozmezí 25 - 35 ° C.

Rostou v širokém rozmezí pH mezi 5 a 11. Jeho růst je však optimální v alkalickém prostředí s pH 9, a proto je považován za zásaditý.

Genetika

Genom S. griseus byl zcela sekvenován. Má lineární chromozom s více než osmi miliony párů bází. Přítomnost plazmidů nebyla pozorována.

Chromozom má více než 7000 ORF (RNA RNA s otevřeným rámečkem). Pro více než 60% těchto sekvencí je známá funkce, kterou plní. Obsah GC S. griseus je přibližně 72%, což je považováno za vysoké.

Sekundární metabolity

Většina druhů Streptomyces produkuje velké množství sekundárních metabolitů. Mezi nimi najdeme antibiotika, imunosupresiva a inhibitory enzymů.

Podobně jsou tyto bakterie schopny produkovat některé průmyslově důležité enzymy, jako je glukózová izomeráza nebo transglutamináza.

V případě S. griseus je nejdůležitějším sekundárním metabolitem streptomycin. Tento organismus však produkuje další sloučeniny, jako jsou určité typy fenolů, které jsou velmi účinné při kontrole různých fytopatogenních hub.

Taxonomie

Tento druh byl poprvé popsán z půdních izolátů z oblasti Ruska. Vědec Krainsky v roce 1914 jej identifikoval jako Actinomyces griseus.

Později byli Waskman a Curtis schopni izolovat druhy v různých půdních vzorcích ve Spojených státech. V roce 1943 Waskman a Henrici navrhli rod Streptomyces na základě morfologie a typu buněčné stěny svého druhu. Tito autoři umístili druh do tohoto rodu v roce 1948.

Fylogeneze a synonyma

Pro S. griseus byly navrženy tři poddruhy. Molekulární studie však odhalily, že dvě z těchto taxonů odpovídají druhu S. microflavus.

Z fylogenetického hlediska tvoří S. griseus skupinu se S. argenteolus a S. caviscabies. Tyto druhy mají velkou podobnost ve vztahu k ribozomálním RNA sekvencím.

Na základě srovnání RNA sekvencí bylo možné stanovit, že některé druhy považované za taxony jiné než S. griseus mají stejné genetické složení.

Proto se tato jména stala synonymem pro daný druh. Mezi nimi máme S. erumpens, S. ornatus a S. setonii.

Biologický cyklus

Druhy Streptomyces produkují dva typy mycelia během jejich vývoje. Podkladové mycelium, které tvoří vegetativní fázi, a vzdušné mycelium, které způsobí spory

Tvorba substrátu mycelia

Vzniká po vyklíčení spór. Hýfy mají průměr 0,5 - 1 um. Ty vyrůstají z vrcholů a vyvíjejí rozvětvení a vytvářejí komplexní matici hyf.

Je přítomno jen málo rozčleněných septa, které mohou představovat více kopií genomu. Během této fáze bakterie využívají živin přítomných v prostředí k akumulaci biomasy.

Jak se toto mycelium vyvíjí, dochází k buněčné smrti nějaké septy. Ve zralém substrátovém myceliu se střídají živé a mrtvé segmenty.

Když se bakterie vyvíjejí v půdě nebo v ponořených plodinách, převažuje vegetativní fáze.

Vznik leteckého mycelia

V jednom okamžiku vývoje kolonií se začíná tvořit mycelium s menším počtem větví. V S. griseus se tvoří dlouhá vlákna, která jsou velmi málo rozvětvená.

Výživa nezbytná pro vytvoření tohoto mycelia se získává lýzou buněk mycelia substrátu. V této fázi druh produkuje různé sekundární metabolity.

Sporová formace

V této fázi hyfy zastaví jejich růst a začnou se příčně fragmentovat. Tyto fragmenty se rychle transformují na zaoblené spory.

Spóry řetězce jsou tvořeny sestávající z přibližně padesáti buněk. Spóry jsou kulovité až oválné, o průměru 0,8 až 1,7 um a s hladkým povrchem.

Aplikace

Hlavní použití spojené se S. griseus je produkce streptomycinu. Jedná se o baktericidní antibiotikum. Poprvé byl objeven v roce 1943 Albertem Schatzem v kmenech tohoto druhu.

Streptomycin je jedním z nejúčinnějších způsobů léčby tuberkulózy způsobené Mycobacterium tuberculosis.

S. griseus má však i jiná využití. Druh produkuje další antibiotika, mezi nimiž jsou některé, které napadají nádory. Produkuje také komerčně používané proteolytické enzymy, jako jsou pronázy. Tyto enzymy blokují inaktivaci sodíkových kanálů.

Na druhé straně bylo v posledních letech zjištěno, že S. griseus produkuje těkavé látky ze skupiny fenolů zvané karvacrol. Tato látka má schopnost inhibovat růst spór a mycelia různých fytopatogenních hub.

Reference

1. Anderson A a E Wellington (2001) Taxonomie Streptomyces a příbuzné rody. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 51: 797-814.
2. Danaei M, A Baghizadeh,, S Pourseyedi, J Amini a M Yaghoobi (2014) Biologická kontrola rostlinných hubových chorob pomocí těkavých látek Streptomyces griseus. European Journal of Experimental Biology 4: 334-339.
3. Horinouchi S (2007) Těžba a leštění pokladu u bakteriálního rodu Streptomyces. Biosci. Biotechnol. Biochem. 71: 283-299.
4. Ohnishi Y, J Ishikawa, H Hara, H. Suzuki, M. Ikenoya, H. Ikeda, Yamashita, M. Hattori a S. Horinouchi (2008) Genomová sekvence mikroorganismu produkujícího streptomycin Streptomyces griseus IFO 13350 Journal of Bacteriology 190: 4050 - 4060.
5. Rong X a Y Huang (2010) Taxonomické hodnocení kladu Streptomyces griseus pomocí multilokusové sekvenční analýzy a hybridizace DNA-DNA s návrhem kombinovat 29 druhů a tři poddruhy jako 11 genomických druhů. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 60: 696-703.
6. Yepes A (2010) Dvousložkové systémy a regulace produkce antibiotik ze Streptomyces coelicolor. Diplomová práce k získání titulu Doctor z University of Salamanca, Španělsko. 188 pp.