Streptomyces лавандулы
Виды бактерий

Streptomyces лавандулы
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Домен:Бактерии
Тип:Актиномицеты
Сорт:Актиномицеты
Заказ:Стрептомицеты
Семья:Стрептомицетовые
Род:Стрептомицеты
Разновидность:
S. lavendulae
Биномиальное имя
Streptomyces лавандулы
(Ваксман и Кертис 1916) Ваксман и Хенрици 1948 (Утвержденные списки 1980)
Подвиды
  • subsp. lavendulae (Ваксман и Кертис 1916) Придхэм 1970 (Утвержденные списки 1980)
  • подвид grasserius (Кучаева и др. 1961) Придхэм 1970 (Утвержденные списки 1980)
Синонимы
  • « Actinomyces lavendulae » Ваксман и Кертис 1916
  • " Actinomyces lavendulae subsp. grasserius " Кучаева и др. 1961

Streptomyces lavendulae — вид бактерий из рода Streptomyces . Он выделяется из почв по всему миру и известен своей продукцией биологически активных метаболитов, полезных в медицинском отношении. Чтобы увидеть фотографию этого организма, нажмите здесь.

Описание и значение

Streptomyces lavendulae был впервые выделен из почвы в 1916 году [1] и с тех пор был выделен из многих почв по всему миру. Он характеризуется бесцветным ростом с воздушным мицелием лавандового цвета, хотя наблюдались и белые мутанты. Порядок Actinomycetales состоит из организмов, хорошо известных своей способностью производить широкий спектр биологически активных метаболитов. [2] S. lavendulae производит много полезных с медицинской точки зрения антибиотиков, включая стрептотрицин [3] и лавендамицин [4], хотя некоторые мутантные штаммы существуют без воздушного мицелия, которые не способны производить антибиотики [5] .

Морфология и физиология клеток

Актиномицеты — это грамположительные бактерии, которые по структуре напоминают грибы со сложной разветвленной сетью клеток, называемой мицелием . Изоляты Streptomyces lavendulae из разных почв по всему миру различаются морфологически и физиологически: некоторые штаммы образуют прямой воздушный мицелий, в то время как другие образуют спиральный мицелий. [6] Окраска мицелия может варьироваться от белой до лавандовой и темно-красной. Эти мицелии позже дают начало спорам, которые имеют овальную форму с гладкой поверхностью. Все штаммы S. lavendulae производят темные пигменты на органических средах, цвет которых может варьироваться от коричневого до зеленовато-черного. [7] Рост S. lavendulae происходит при температуре от 20 °C до 43 °C, а его оптимальная температура составляет 37 °C, а рост и спорообразование происходят при pH в диапазоне от 5,0 до 8,0, а его оптимальный pH составляет 7,0. [8]

Метаболизм

Streptomyces обладают способностью использовать множество различных соединений в качестве части своего метаболизма, включая сахара, аминокислоты и спирты посредством производства внеклеточных ферментов . Исследования утилизации углерода на S. lavendulae показали хороший или умеренный рост с глюкозой, фруктозой и арабинозой в качестве субстрата. [9]

Структура генома

В то время как большинство бактерий имеют кольцевые хромосомы , все хромосомы актиномицетов линейные и довольно большие, 8-9 Мб. [10] [11] Кроме того, геномы актиномицетов содержат внехромосомные генетические элементы, такие как плазмиды репликации по типу катящегося кольца . [12] Было показано, что эти внехромосомные генетические элементы транспортируют свои собственные гены, а также хромосомные гены другим хозяевам актиномицетов. [13] Это обеспечивает путь для обмена генетической информацией между клетками и может обеспечить механизм передачи устойчивости к антибиотикам между организмами. В одном исследовании были обнаружены гены устойчивости к стрептотрицину, антибиотику, вырабатываемому бактериями актиномицетов, на плазмидах внутри грамотрицательных бактерий. [14]

Патология

Streptomyces lavendulae не был идентифицирован как патоген и не является причиной каких-либо заболеваний человека.

Медицинское значение

Производство антибиотиков

Нитчатые почвенные бактерии рода Streptomyces являются важными источниками биологически активных соединений, используемых в фармацевтической и агрохимической промышленности. Фактически, бактерии рода Streptomyces производят 75% коммерчески и медицинских антибиотиков. [15] В 1942 году было обнаружено, что стрептотрицин, антибиотик, вырабатываемый актиномицетами, вырабатывается штаммом S. lavendulae. [16]

Многие природные соединения привели к открытию лекарств, используемых для лечения человеческих болезней. Из 22 500 биологически активных соединений, которые были извлечены из микробов, 45% были получены из Actinomycetota . [17] В 1956 году было обнаружено, что Streptomyces lavendulae производит антибиотик под названием Митомицин C , который изучался на предмет его цитотоксического воздействия на раковые клетки. [18]

Устойчивость к антибиотикам

Было замечено, что культуры S. lavendulae , которые продуцируют стрептотрицин, устойчивы к воздействию этого антибиотика. [19] Многие исследования показывают наличие множественных путей устойчивости к одному антибиотику с генами устойчивости, расположенными рядом с генами биосинтеза антибиотика. [20] Митомицин C (MC), антибиотик, продуцируемый S. lavendulae , проявляет цитотоксичность, когда активированный препарат ковалентно связывается с комплементарными цепями ДНК. [21] Стрептомицеты содержат среднее содержание G+C 70%, что делает их очень восприимчивыми к вредному воздействию MC. S. lavendulae имеет три известных генетических локуса устойчивости к MC. Первый генетический локус (mcr) кодирует два гена, которые инактивируют MC in vivo посредством процесса окисления . [22] Второй локус (mrd) связывается с MC в виде комплекса, который предотвращает активацию препарата. [23] Третий локус (mct) кодирует связанный с мембраной белок, участвующий в выведении MC из клетки. [24] Эти гены устойчивости к антибиотикам тесно связаны в кластере генов биосинтеза MC. Эта скоординированная регуляция генов вместе с множественными локусами устойчивости эффективно придает MC устойчивость к антибиотикам S. lavendulae .

Ссылки

  1. ^ Ваксман СА, Кертис Р. Э. 1916. Актиномицеты почвы. Soil Sci. 1 :99-134.
  2. ^ Ikea H, Ishikawa J, Hanamoto A, Shinose M, Kikuchi H, Shiba T, Sakaki Y, Hattori M, Omura S. 2003. Полная последовательность генома и сравнительный анализ промышленного микроорганизма Streptomyces avermitilis. Nat Biotechnol. 21 :526-531.
  3. ^ Ваксман СА, Буги Э., Шац А. 1944. Выделение антибиотических веществ из почвенных микроорганизмов, с особой ссылкой на стрептотрицин и стрептомицин. Труды совещаний персонала клиники Майо. 19 (23):537-548.
  4. ^ Balitz DM, Bush JA, Bradner WT, Doyle TW, O'Herron FA, Nettleton DE . 1982. Выделение лавендамицина, нового антибиотика из Streptomyces lavendulae. J Antibiot (Токио). 35 (3):259-65.
  5. ^ Ваксман С.А., Шац А. 1945. Специфичность штаммов и продукция антибиотических веществ. VI Изменчивость штаммов и продукция стрептотрицина Actinomyces lavendulae. Proc Natl Acad Sci. 31 :208-214.
  6. ^ Ваксман СА, Харрис Д, Лешевалье М. 1951. Исследования Streptomyces Lavendulae. Сельскохозяйственная экспериментальная станция Нью-Джерси. 62 :149-161.
  7. ^ Mencher JR, Heim AH . 1962. Биосинтез меланина Streptomyces lavendulae. Микробиология. 28 :665-670.
  8. ^ Шибата М., Уеда М., Кидо Й., Тоя Н., Накашима Р., Теразуми Р. 1980. Новый антибиотик К-82 А и второстепенные компоненты, продуцируемые Streptomyces lavendulae, штамм № К-82. Журнал антибиотиков. 33:11 1231-1235.
  9. ^ Нишимура М., Иноуэ С. 2000. Ингибирующее действие углеводов на биосинтез холестеринэстеразы в Streptomyces lavendulae H646-SY2. Журнал бионауки и биоинженерии. 90 :5 564-566.
  10. ^ Lin YS, Kieser HM, Hopwood DA, Chen CW . 1994. Хромосомная ДНК Streptomyces lividans 66 является линейной. Mol Microbial. 14 (5):1103.
  11. ^ Redenbach M, Kieser HM, Denapaite D, Eichner A, Cullum J, Kinashi H, Hogwood DA . 1996. Набор упорядоченных космид и подробная генетическая и физическая карта для хромосомы Streptomyces coelicolor A3(2) размером 8 Мб. Mol Microbial. 21 :77-96.
  12. ^ Кизер Т., Хопвуд Д.А., Райт Х.М., Томпсон К.Дж. 1982. pIJ101, многокопийная плазмида Streptomyces с широким спектром хозяев: функциональный анализ и разработка векторов клонирования ДНК. Mol Gen Genet. 185 (2):223-228.
  13. ^ Hosted TJ, Wang T, Horan AC . 2004. Характеристика линейной плазмиды Streptomyces lavendulae IMRU 3455 pSLV45. Микробиология. 150 :1819-1827.
  14. ^ Чепе Х, Титце Э, Прагер Р, Фойгт В, Вольтер Э, Зельтманн Г. 1984. Плазмидная устойчивость грамотрицательных бактерий к стрептотрицину. Плазмида. 12 :3 189-196.
  15. ^ Миядох С. 1993. Исследования скрининга антибиотиков в Японии за последнее десятилетие: подход с использованием продуцирующих микроорганизмов. Actinomycetologica. 9 :100-106.
  16. ^ Waksman SA, Woodruff HB . 1942. Стрептотрицин, новый селективный бактериостатический и бактерицидный агент, особенно активный против грамотрицательных бактерий. Proc Soc Exptl Biol Med. 49 :207-210.
  17. ^ Demain AL, Sanchez S. 2009. Открытие микробных лекарств: 80 лет прогресса. J Antibiot. 62 :5-16.
  18. ^ Lown JW, Begetter A, Johnson D, Morgan AR . 1976. Исследования, связанные с противоопухолевыми антибиотиками. Часть V. Реакции митомицина C с ДНК, исследованные с помощью анализа флуоресценции этидия. Канадский журнал биохимии. 54 :2 110-119.
  19. ^ Кандлифф Э. 1989. Как организмы, продуцирующие антибиотики, избегают самоубийства. Ежегодный обзор микробиологии. 43 :207-233.
  20. ^ Cundliffe E. 1992. Механизмы самозащиты у продуцентов антибиотиков. Ciba Found Symp. 171 :199-214.
  21. ^ Айер В.Н., Шибальски В. 1964. Митомицины и порфиромицин: химический механизм активации и сшивания ДНК. Science. 145 :55-56.
  22. ^ August PR, Rahn JA, Flickinger MC, Sherman DH . 1996. Индуцируемый синтез продукта гена устойчивости к митомицину C (MCRA) из Streptomyces lavendulae. Gene: An International Journal on Genes and Genomes. 175 :261-267.
  23. ^ Sheldon PJ, Johnson DA, August PR, Liu HW, Sherman DH . 1996. Характеристика механизма лекарственной устойчивости, связывающего митомицин, из продуцирующего организма Streptomyces lavendulae. Журнал бактериологии. 179 :5 1796-1804.
  24. ^ Sheldon PJ, Mao Y, He M, Sherman DH . 1999. Устойчивость к митомицину у Streptomyces lavendulae включает новую систему экспорта, зависящую от белка, связывающего лекарственные препараты. Журнал бактериологии. 181 :8 2507-2512.
  • Типовой штамм Streptomyces lavendulae в BacDive — базе метаданных бактериального разнообразия
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Streptomyces_lavendulae&oldid=1198917425"