STREPTOMYCES GRISEUS: EIGENSCHAFTEN, LEBENSZYKLUS UND VERWENDUNG - BIOLOGIE - 2025

Streptomyces griseus ist eine Art aerober, grampositiver Bakterien. Es gehört zur Gruppe der Actinobakterien innerhalb der Actinomycetales-Ordnung und der Streptomycetaceae-Familie.

Sie sind häufige Bakterien im Boden. Sie wurden in Verbindung mit Pflanzenwurzeln in der Rhizosphäre gefunden. Einige Stämme wurden auch in Proben von tiefen Meeresgewässern und Sedimenten sowie in Küstenökosystemen isoliert.

Streptomyces griseus mit einem Rasterelektronenmikroskop gesehen. Autor: Docwarhol, aus Wikimedia Commons. Die Fähigkeit dieser Art, sich an eine große Vielfalt von Ökosystemen anzupassen, hat zu erheblichen genetischen Variationen geführt, die versucht wurden, in Ökovare eingeteilt zu werden.

Diese Art produziert wie andere Streptomyces-Arten eine große Anzahl von Sekundärmetaboliten, was ihr eine große kommerzielle Bedeutung verleiht. Unter diesen sticht Streptomycin (Aminoglycosid-Antibiotikum) hervor, das erste Antibiotikum, das wirksam gegen Tuberkulose eingesetzt wird.

Eigenschaften

S. griseus ist ein grampositives aerobes Bakterium, das Mycel produziert. Die Zellwand ist dick und besteht hauptsächlich aus Peptidoglycan und Lipiden.

Diese Art entwickelt sowohl Substrat- als auch Luftmyzelien. Beide Arten von Myzel haben eine unterschiedliche Morphologie. Die Hyphen des Substratmyzels können einen Durchmesser von 0,5 bis 1 um haben. Das Luftmyzel ist filamentös und wenig verzweigt.

Im Kulturmedium weisen diese Mycelien verschiedene Graustufen auf. Die Rückseite der Kolonie ist grau-gelblich. Sie produzieren keine Melaninpigmente.

Die Sporenketten sind rektiflexibel und bestehen aus 10-50 Sporen. Die Oberfläche davon ist glatt.

Die Spezies verwendet Glucose, Xylose, Mannit oder Fructose als Kohlenstoffquelle. In Kulturmedien mit Arabinose oder Rhamnose wird kein Koloniewachstum beobachtet.

Die optimale Temperatur für seine Entwicklung liegt zwischen 25 und 35 ° C.

Sie wachsen in einem weiten pH-Bereich zwischen 5 und 11. Ihr Wachstum ist jedoch in alkalischen Umgebungen mit pH 9 optimal, weshalb es als alkalisch angesehen wird.

Genetik

Das Genom von S. griseus wurde vollständig sequenziert. Es hat ein lineares Chromosom mit mehr als acht Millionen Basenpaaren. Das Vorhandensein von Plasmiden wurde nicht beobachtet.

Das Chromosom hat mehr als 7000 ORFs (Open-Frame-RNA-Sequenzen). Für mehr als 60% dieser Sequenzen ist die Funktion bekannt, die sie erfüllen. Der GC-Gehalt für S. griseus beträgt ungefähr 72%, was als hoch angesehen wird.

Sekundärmetaboliten

Die meisten Streptomyces-Arten produzieren eine große Anzahl von Sekundärmetaboliten. Unter diesen finden wir Antibiotika, Immunsuppressiva und Enzyminhibitoren.

Ebenso können diese Bakterien einige industriell wichtige Enzyme wie Glucoseisomerase oder Transglutaminase produzieren.

Bei S. griseus ist Streptomycin der wichtigste Sekundärmetabolit. Dieser Organismus produziert jedoch andere Verbindungen, wie bestimmte Arten von Phenolen, die bei der Bekämpfung verschiedener phytopathogener Pilze sehr wirksam sind.

Taxonomie

Die Art wurde erstmals aus Bodenisolaten aus einem Gebiet Russlands beschrieben. Der Forscher Krainsky identifiziert es 1914 als Actinomyces griseus.

Später konnten Waskman und Curtis die Arten in verschiedenen Bodenproben in den USA isolieren. 1943 schlugen Waskman und Henrici die Gattung Streptomyces vor, basierend auf der Morphologie und dem Zellwandtyp ihrer Spezies. Diese Autoren ordnen die Art 1948 dieser Gattung zu.

Phylogenie und Synonyme

Für S. griseus wurden drei Unterarten vorgeschlagen. Molekulare Studien haben jedoch gezeigt, dass zwei dieser Taxa der Art S. microflavus entsprechen.

Aus phylogenetischer Sicht bildet S. griseus mit S. argenteolus und S. caviscabies eine Gruppe. Diese Spezies weisen eine große Ähnlichkeit in Bezug auf ribosomale RNA-Sequenzen auf.

Basierend auf dem Vergleich von RNA-Sequenzen konnte festgestellt werden, dass einige Taxa, die als andere Arten als S. griseus gelten, dieselbe genetische Zusammensetzung haben.

Daher sind diese Namen zur Synonymie für die Art geworden. Unter diesen haben wir S. erumpens, S. ornatus und S. setonii.

Biologischer Kreislauf

Streptomyces-Arten produzieren während ihrer Entwicklung zwei Arten von Mycel. Das Substratmyzel, aus dem die vegetative Phase besteht, und das Luftmyzel, aus dem die Sporen entstehen

Bildung von Substratmyzel

Dies entsteht nach der Keimung der Spore. Die Hyphen haben einen Durchmesser von 0,5 bis 1 um. Diese wachsen aus den Spitzen und entwickeln Verzweigungen, die eine komplexe Hyphenmatrix bilden.

Es sind nur wenige unterteilte Septen vorhanden, die mehrere Kopien des Genoms präsentieren können. Während dieser Phase nutzen die Bakterien die in der Umwelt vorhandenen Nährstoffe, um Biomasse anzusammeln.

Während sich dieses Myzel entwickelt, sterben einige Septen ab. Im reifen Substratmyzel wechseln sich lebende und tote Segmente ab.

Wenn sich die Bakterien im Boden oder in untergetauchten Kulturen entwickeln, ist die vegetative Phase vorherrschend.

Bildung von Luftmyzel

An einem Punkt in der Entwicklung der Kolonien beginnt sich ein Myzel mit weniger Ästen zu bilden. In S. griseus bilden sich lange Filamente, die sehr wenig verzweigt sind.

Die für die Bildung dieses Myzels notwendige Nahrung wird aus der Lyse der Substratmyzelzellen gewonnen. In dieser Phase produziert die Art die verschiedenen Sekundärmetaboliten.

Sporenformation

In dieser Phase stoppen die Hyphen ihr Wachstum und beginnen quer zu fragmentieren. Diese Fragmente verwandeln sich schnell in abgerundete Sporen.

Sporenketten werden gebildet, die aus ungefähr fünfzig Zellen bestehen. Die Sporen sind kugelförmig bis oval, haben einen Durchmesser von 0,8 bis 1,7 um und eine glatte Oberfläche.

Anwendungen

Die Hauptanwendung von S. griseus ist die Produktion von Streptomycin. Dies ist ein bakterizides Antibiotikum. Es wurde erstmals 1943 von Albert Schatz in Stämmen der Art entdeckt.

Streptomycin ist eine der wirksamsten Behandlungen zur Behandlung der durch Mycobacterium tuberculosis verursachten Tuberkulose.

S. griseus hat jedoch andere Verwendungszwecke. Die Art produziert andere Antibiotika, darunter einige, die Tumore angreifen. Es produziert auch kommerziell verwendete proteolytische Enzyme wie Pronasen. Diese Enzyme blockieren die Inaktivierung von Natriumkanälen.

Andererseits wurde in den letzten Jahren festgestellt, dass S. griseus flüchtige Substanzen aus der Gruppe der Phenole namens Carvacrol produziert. Diese Substanz hat die Fähigkeit, das Wachstum von Sporen und Myzelien verschiedener phytopathogener Pilze zu hemmen.

Verweise

1. Anderson A und E Wellington (2001) Die Taxonomie von Streptomyces und verwandten Gattungen. Internationales Journal für systematische und evolutionäre Mikrobiologie 51: 797-814.
2. Danaei M, A Baghizadeh ,, S Pourseyedi, J Amini und M Yaghoobi (2014) Biologische Bekämpfung von Pflanzenpilzkrankheiten unter Verwendung flüchtiger Substanzen von Streptomyces griseus. European Journal of Experimental Biology 4: 334 & ndash; 339.
3. Horinouchi S (2007) Bergbau und Polieren des Schatzes in der Bakteriengattung Streptomyces. Biosci. Biotechnol. Biochem. 71: 283 & ndash; 299.
4. Ohnishi Y., J. Ishikawa, H. Hara, H. Suzuki, M. Ikenoya, H. Ikeda, A. Yamashita, M. Hattori und S. Horinouchi (2008) Genomsequenz des Streptomycin-produzierenden Mikroorganismus Streptomyces griseus IFO 13350 Journal of Bacteriology 190: 4050–4060.
5. Rong X und Y Huang (2010) Taxonomische Bewertung der Streptomyces griseus-Klade unter Verwendung von Multilocus-Sequenzanalyse und DNA-DNA-Hybridisierung mit dem Vorschlag, 29 Arten und drei Unterarten als 11 genomische Arten zu kombinieren. Internationales Journal für systematische und evolutionäre Mikrobiologie 60: 696-703.
6. Yepes A (2010) Zweikomponentensysteme und Regulation der Antibiotikaproduktion aus Streptomyces coelicolor. Diplomarbeit zum Doktor der Universität von Salamanca, Spanien. 188 Seiten