Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Streptomyces
Streptomyces sp 01.png
Slide культура Streptomyces вида
Научная классификация
Королевство:
Бактерии
Тип:
Актинобактерии
Учебный класс:
Актиномицеты
Заказ:
Актиномицеты
Семья:
Streptomycetaceae
Род:
Streptomyces

Ваксман и Хенрици, 1943 г.
Разнообразие
Около 550 видов
Синонимы

Streptoverticillium

Листы мицелия  Streptomyces [1]

Streptomyces является самым крупным родом из Actinobacteria и рода типа семейства Streptomycetaceae . [2] Описаноболее 500 видов бактерий Streptomyces . [3] Как и другие актинобактерии, стрептомицеты являются грамположительными и имеют геномы с высоким содержанием GC . [4] Найдено преимущественно в почве и гниющей растительности, большинство стрептомицеты производят споры , и известны своим особым «землистый» запахчто результаты от производства летучих метаболитов , геосмин.

Для стрептомицетов характерен сложный вторичный метаболизм . [4] Они производят более двух третей клинически полезных антибиотиков природного происхождения (например, неомицин , ципемицин , гриземицин , ботромицины и хлорамфеникол ). [5] [6] Антибиотик стрептомицин получил свое название непосредственно от Streptomyces . Стрептомицеты являются нечастыми патогенами , хотя инфекции у людей, такие как мицетома , могут быть вызваны S. somaliensis и S. sudanensis., а у растений могут быть вызваны S. caviscabies , S. acidiscabies , S. turgidiscabies и S. scabies .

Таксономия [ править ]

Смотрите также: Список видов Streptomyces

Streptomyces - это типовой род семейства Streptomycetaceae [7], который в настоящее время охватывает около 576 видов, число которых увеличивается с каждым годом. [8] Ацидофильные и кислотоустойчивые штаммы, которые первоначально были отнесены к этому роду, позже были перемещены в Kitasatospora (1997) [9] и Streptacidiphilus (2003). [10] Номенклатура видов обычно основана на цвете гиф и спор .

Saccharopolyspora erythraea ранее относилась к этому роду (как Streptomyces erythraeus ).

Морфология [ править ]

Род Streptomyces , включает в себя аэробные , грамположительные , нитчатые бактерии , которые производят хорошо развитую вегетативных гиф (между 0,5-2,0 мкм в диаметре) с ветвями. Они образуют сложный субстратный мицелий, который помогает удалять органические соединения с субстратов. [11] Хотя мицелий и воздушные гифы, которые возникают из них, неподвижны, подвижность достигается за счет рассеивания спор. [11] Поверхность спор может быть волосатой, морщинистой, гладкой, колючей или бородавчатой. [12]У некоторых видов воздушные гифы состоят из длинных прямых нитей, на которых через более или менее равные промежутки времени несут 50 или более спор, расположенных в мутовках (мутовках). Каждая ветвь мутовника образует на своей вершине зонтик, который несет от двух до нескольких цепочек сферических или эллипсоидальных, гладких или морщинистых спор. [11] Некоторые штаммы образуют короткие цепочки спор на гифах субстрата. Некоторые штаммы образуют структуры, подобные склероциям, пикнидиям, спорангиям и синнематам.

Геномика [ править ]

Полный геном « S. coelicolor штамм A3 (2)» был опубликован в 2002 году. [13] В то время считалось, что геном « S. coelicolor » содержит наибольшее количество генов среди всех бактерий . [13] Хромосома имеет длину 8 667 507 п.н. с содержанием GC 72,1% и, по прогнозам, содержит 7 825 генов, кодирующих белок. [13] С точки зрения таксономии « S. coelicolor A3 (2)» принадлежит к виду S. violaceoruber и не является достоверно описанным отдельным видом; " S. coelicolor A3 (2)" не следует путать с настоящимS. coelicolor (Müller), хотядля удобстваего часто называют S. coelicolor . [14]

Первая полная последовательность генома S. avermitilis была завершена в 2003 году. [15] Каждый из этих геномов образует хромосому с линейной структурой, в отличие от большинства бактериальных геномов, которые существуют в форме кольцевых хромосом. [16] Последовательность генома S. scabies , представителя рода, способного вызывать заболевание картофельной паршой, была определена в Институте Сэнгера Wellcome Trust . Имея длину 10,1 Мбит / с и кодирующую 9 107 предварительных генов, это самый крупный из известных секвенированных генов Streptomyces , вероятно, из-за большого острова патогенности . [16] [17]

Биотехнология [ править ]

В последние годы исследователи биотехнологии начали использовать виды Streptomyces для гетерологичной экспрессии белков. Традиционно Escherichia coli была предпочтительным видом для экспрессии эукариотических генов, поскольку она была хорошо изучена и с ней было легко работать. [18] [19] Экспрессия эукариотических белков в E. coli может быть проблематичной. Иногда белки не складываются должным образом, что может привести к нерастворимости, отложению в телец включения и потере биологической активности продукта. [20] Хотя кишечная палочкаУ штаммов есть механизмы секреции, они имеют низкую эффективность и приводят к секреции в периплазматическое пространство , тогда как секреция грамположительными бактериями, такими как виды Streptomyces, приводит к секреции непосредственно во внеклеточную среду. Кроме того, виды Streptomyces обладают более эффективными механизмами секреции, чем E.coli . Свойства системы секреции являются преимуществом для промышленного производства гетерологически экспрессируемого белка, поскольку они упрощают последующие стадии очистки и могут повысить выход. Эти свойства, среди прочего, делают Streptomyces spp. привлекательная альтернатива другим бактериям, таким как E. coli и Bacillus subtilis. [20]

Патогенные бактерии растений [ править ]

К настоящему времени обнаружено, что десять видов, принадлежащих к этому роду, являются патогенными для растений: [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 (парша картофеля )
  10. S. ipomoeae (болезнь мягкой гнили сладкого картофеля )

Медицина [ править ]

Streptomyces - крупнейший род, производящий антибиотики , производящий антибактериальные, противогрибковые и противопаразитарные препараты, а также широкий спектр других биологически активных соединений, таких как иммунодепрессанты . [21] Практически все биоактивные соединения, продуцируемые Streptomyces , инициируются в течение времени, совпадающего с образованием воздушного гифа из субстратного мицелия. [11]

Противогрибковые [ править ]

Смотрите также: Полиеновый антимикотик

Стрептомицеты продуцируют множество противогрибковых соединений, имеющих важное лекарственное значение, включая нистатин (из S. noursei ), амфотерицин B (из S. nodosus ) [22] и натамицин (из S. natalensis ).

Антибактериальные препараты [ править ]

Представители рода Streptomyces являются источником множества антибактериальных фармацевтических агентов; Среди наиболее важных из них:

  • Хлорамфеникол (из S. venezuelae ) [23]
  • Даптомицин (из S. roseosporus ) [24]
  • Фосфомицин (из S. fradiae ) [25]
  • Линкомицин (из S. lincolnensis ) [26]
  • Неомицин (из S. fradiae ) [27]
  • Nourseothricin [ необходима ссылка ]
  • Пуромицин (из S. alboniger ) [28]
  • Стрептомицин (из S. griseus ) [29]
  • Тетрациклин (из S. rimosus и S. aureofaciens ) [30]
  • Олеандомицин (из S. antibioticus ) [31] [32] [33]
  • Туникамицин (из S. torulosus ) [34]
  • Микангимицин (из Streptomyces sp. SPB74 и S. antibioticus ) [35]
  • Боромицин (из S. antibioticus ) [36]
  • Бамбермицин (из S. bambergiensis и S. ghanaensis , действующее вещество - моеномицины A и C ) [37]

Клавулановая кислота (из S. clavuligerus ) - это лекарство, используемое в сочетании с некоторыми антибиотиками (такими как амоксициллин ) для блокирования и / или ослабления некоторых механизмов устойчивости к бактериям путем необратимого ингибирования бета-лактамаз. Новые противоинфекционные средства, разрабатываемые в настоящее время, включают гвадиномин (из Streptomyces sp. K01-0509) [38], соединение, которое блокирует систему секреции типа III грамотрицательных бактерий.

Противопаразитарные препараты [ править ]

S. avermitilis отвечает за производство одного из наиболее широко используемых препаратов против нематод и членистоногих - ивермектина .

Другое [ править ]

Реже стрептомицеты продуцируют соединения, используемые в других лечебных целях : миграстатин (из S. platensis ) и блеомицин (из S. verticillus ) - противоопухолевые (противораковые) препараты; боромицин (из S. antibioticus ) проявляет противовирусную активность против штамма ВИЧ-1 ВИЧ, а также антибактериальную активность. Стауроспорин (из S. staurosporeus ) также обладает рядом действий, от противогрибковых до противоопухолевых (через ингибирование протеинкиназ ).

S. hygroscopicus и S. viridochromogenes продуцируют природный гербицид биалафос .

См. Также [ править ]

  • Антимицин А - соединение, продуцируемое этой бактерией, используемое в рыбных средствах.
  • Изоляты Streptomyces

Ссылки [ править ]

  1. ^ ВандерMeij, A., Willemse, J., Schneijderberg, MA, Geurts, R., Raaijmakers, JM и ван Wezel, GP (2018) «Inter-и внутриклеточная колонизация корней Arabidopsisпомощью эндофитных актинобактерий и воздействия завода гормоны на их антимикробную активность ». Антони Ван Левенгук , 111 (5): 679–690. DOI : 10.1007 / s10482-018-1014-Z
  2. ^ Kämpfer, Питер (2006). «Семейство Streptomycetaceae, Часть I: Таксономия» . В Дворкине, Мартин; Фалькоу, Стэнли; Розенберг, Юджин; Шлейфер, Карл-Хайнц; Stackebrandt, Erko (ред.). Прокариоты . С. 538–604. DOI : 10.1007 / 0-387-30743-5_22 . ISBN 978-0-387-25493-7.
  3. ^ Euzéby JP (2008). «Род Streptomyces» . Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре . Проверено 28 сентября 2008 .
  4. ^ a b Мэдиган М., Мартинко Дж., ред. (2005). Брок Биология микроорганизмов (11-е изд.). Прентис Холл. ISBN 978-0-13-144329-7.[ требуется страница ]
  5. ^ Kieser Т, Бибб МДж, Бюттнер МДж, Чатер К.Ф., Хопвуд Д.А. (2000). Практическая генетика Streptomyces (2-е изд.). Норидж, Англия: Фонд Джона Иннеса. ISBN 978-0-7084-0623-6.[ требуется страница ]
  6. ^ Понимание и управление производством антибиотиков у актиномицетов
  7. ^ Андерсон, AS; Веллингтон, Элизабет (2001). «Таксономия Streptomyces и родственных родов» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 51 (3): 797–814. DOI : 10.1099 / 00207713-51-3-797 . PMID 11411701 . 
  8. ^ а б Лабеда, Д.П. (2010). «Мультилокусный анализ последовательностей фитопатогенных видов рода Streptomyces» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 61 (10): 2525–31. DOI : 10.1099 / ijs.0.028514-0 . PMID 21112986 . 
  9. ^ Zhang, Z .; Wang, Y .; Руан, Дж. (1997). «Предложение возродить род Kitasatospora (Омура, Такахаши, Иваи и Танака, 1982)» . Международный журнал систематической бактериологии . 47 (4): 1048–54. DOI : 10.1099 / 00207713-47-4-1048 . PMID 9336904 . 
  10. ^ Ким, Сын Бом; Лонсдейл, Дж; Сеонг, CN; Гудфеллоу, М. (2003). "Streptacidiphilus gen. Nov., ацидофильные актиномицеты с хемотипом стенки I и исправление семейства Streptomycetaceae (Waksman and Henrici (1943) AL). Исправление. Rainey et al. 1997". Антони ван Левенгук . 83 (2): 107–16. DOI : 10,1023 / A: 1023397724023 . PMID 12785304 . S2CID 12901116 .  
  11. ^ a b c d Чейтер, Кейт (1984). «Морфологическая и физиологическая дифференциация Streptomyces » . В Лосике, Ричард (ред.). Микробное развитие . С. 89–115. DOI : 10,1101 / 087969172.16.89 (неактивный 2021-01-11). ISBN 978-0-87969-172-1. Проверено 19 января 2012 .CS1 maint: DOI неактивен с января 2021 г. ( ссылка )
  12. ^ Дитц, Альма; Мэтьюз, Джон (1971). «Классификация поверхностей спор Streptomyces на пять групп» . Прикладная микробиология . 21 (3): 527–533. DOI : 10,1128 / AEM.21.3.527-533.1971 . PMC 377216 . PMID 4928607 .  
  13. ^ a b c Bentley, SD; Chater, KF; Cerdeño-Tárraga, A.-M .; Challis, GL; Томсон, штат Северная Каролина; Джеймс, KD; Harris, DE; Перепел, Массачусетс; Kieser, H .; Harper, D .; Bateman, A .; Brown, S .; Chandra, G .; Чен, CW; Коллинз, М .; Cronin, A .; Fraser, A .; Goble, A .; Hidalgo, J .; Хорнсби, Т .; Howarth, S .; Huang, C.-H .; Кизер, Т .; Larke, L .; Murphy, L .; Оливер, К .; О'Нил, С .; Rabbinowitsch, E .; Rajandream, M.-A .; и другие. (2002). «Полная последовательность генома модельного актиномицета Streptomyces coelicolor A3 (2)». Природа . 417 (6885): 141–7. Bibcode : 2002Natur.417..141B . DOI : 10.1038 / 417141a . PMID 12000953 . S2CID  4430218 .
  14. ^ Чейтер, Кейт Ф .; Биро, Сандор; Ли, Ки Джун; Палмер, Трейси; Шремпф, Хильдгунд (2010). «Сложная внеклеточная биология Streptomyces » . Обзоры микробиологии FEMS . 34 (2): 171–98. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.2009.00206.x . PMID 20088961 . 
  15. ^ Икеда, Харуо; Исикава, Дзюн; Ханамото, Акихару; Шиносе, Маюми; Кикучи, Хисаши; Шиба, Тадаёси; Сакаки, ​​Ёсиюки; Хаттори, Масахира; Омура, Сатоши (2003). «Полная последовательность генома и сравнительный анализ промышленного микроорганизма Streptomyces avermitilis» . Природа Биотехнологии . 21 (5): 526–31. DOI : 10.1038 / nbt820 . PMID 12692562 . 
  16. ^ a b Пол Дайсон (1 января 2011 г.). Streptomyces: молекулярная биология и биотехнология . Horizon Scientific Press. п. 5. ISBN 978-1-904455-77-6. Проверено 16 января 2012 года .
  17. ^ "Streptomyces чесотка" . Институт Сэнгера . Проверено 26 февраля 2001 .
  18. ^ Браунер, Мэри; Пост, Джордж; Розенберг, Мартин; Вестфелинг, Джанет (1991). «Streptomyces: хозяин для экспрессии гетерологичных генов». Текущее мнение в области биотехнологии . 2 (5): 674–81. DOI : 10.1016 / 0958-1669 (91) 90033-2 . PMID 1367716 . 
  19. ^ Пейн, Грегори Ф .; Делакруз, Неслихан; Коппелла, Стивен Дж. (1990). «Улучшенное производство гетерологичного белка из Streptomyces lividans». Прикладная микробиология и биотехнология . 33 (4): 395–400. DOI : 10.1007 / BF00176653 . PMID 1369282 . S2CID 19287805 .  
  20. ^ а б Бинни, Крейг; Дуглас Коссар, Дж .; Стюарт, Дональд IH (1997). «Гетерологичная биофармацевтическая экспрессия белка у Streptomyces». Тенденции в биотехнологии . 15 (8): 315–20. DOI : 10.1016 / S0167-7799 (97) 01062-7 . PMID 9263479 . 
  21. ^ Ватве, Милинд; Тикоо, Рашми; Джог, Майтхили; Бхоле, Бхалачандра (2001). «Сколько антибиотиков производит род Streptomyces?». Архив микробиологии . 176 (5): 386–90. DOI : 10.1007 / s002030100345 . PMID 11702082 . S2CID 603765 .  
  22. ^ Procópio RE, Silva IR, Martins М.К., Азеведо JL, Araújo JM (2012). «Антибиотики, производимые Streptomyces » . Бразильский журнал инфекционных заболеваний . 16 (5): 466–71. DOI : 10.1016 / j.bjid.2012.08.014 . PMID 22975171 . 
  23. ^ Акагава, H .; Оканиши, М .; Умедзава, Х. (1975). «Плазмида, участвующая в производстве хлорамфеникола в Streptomyces venezuelae: данные генетического картирования» . Журнал общей микробиологии . 90 (2): 336–46. DOI : 10.1099 / 00221287-90-2-336 . PMID 1194895 . 
  24. Перейти ↑ Miao, V. (2005). «Биосинтез даптомицина в Streptomyces roseosporus: клонирование и анализ кластера генов и пересмотр стереохимии пептидов». Микробиология . 151 (5): 1507–23. DOI : 10.1099 / mic.0.27757-0 . PMID 15870461 . 
  25. ^ Вудьер, Райан Д .; Шао, Zengyi; Thomas, Paul M .; Kelleher, Neil L .; Блоджетт, Джошуа А.В.; Меткалф, Уильям У .; Van Der Donk, Wilfred A .; Чжао, Хуэйминь (2006). «Гетерологичное производство фосфомицина и идентификация минимального кластера биосинтетических генов» . Химия и биология . 13 (11): 1171–82. DOI : 10.1016 / j.chembiol.2006.09.007 . PMID 17113999 . 
  26. ^ Пешке, Урсула; Шмидт, Хайке; Чжан, Хуэй-Чжань; Пиперсберг, Вольфганг (1995). «Молекулярная характеристика кластера генов производства линкомицина Streptomyces lincolnensis 78-11». Молекулярная микробиология . 16 (6): 1137–56. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.1995.tb02338.x . PMID 8577249 . S2CID 45162659 .  
  27. ^ Говард Т. Dulmage (март 1953). «Производство неомицина Streptomyces fradiae в синтетической среде» . Прикладная микробиология . 1 (2): 103–106. DOI : 10,1128 / AEM.1.2.103-106.1953 . PMC 1056872 . PMID 13031516 .  
  28. ^ Sankaran, L .; Погель, Б.М. (1975). «Биосинтез пуромицина в Streptomyces alboniger: регуляция и свойства O-деметилпуромицин-O-метилтрансферазы» . Противомикробные препараты и химиотерапия . 8 (6): 721–32. DOI : 10.1128 / AAC.8.6.721 . PMC 429454 . PMID 1211926 .  
  29. ^ Дистлер, Юрген; Эберт, Андреа; Мансури, Камбиз; Писсовотски, Клаус; Стокманн, Майкл; Пиперсберг, Вольфганг (1987). «Кластер генов для биосинтеза стрептомицина в Streptomyces griseus: нуклеотидная последовательность трех генов и анализ транскрипционной активности» . Исследования нуклеиновых кислот . 15 (19): 8041–56. DOI : 10.1093 / NAR / 15.19.8041 . PMC 306325 . PMID 3118332 .  
  30. ↑ Доктор Марк Нельсон; Роберт А. Гринвальд; Вольфганг Хиллен; Марк Л. Нельсон (2001). Тетрациклины в биологии, химии и медицине . Birkhäuser. С. 8–. ISBN 978-3-7643-6282-9. Проверено 17 января 2012 года .
  31. ^ "Что такое стрептомицеты?" . Хосенкинская лаборатория; Хиросимский университет . Дата обращения 10 августа 2015 .
  32. ^ Свон, Дэвид G .; Родригес, Ана М .; Вилчес, Кармен; Мендес, Кармен; Салас, Хосе А. (1994). «Характеристика гена Streptomyces antibioticus, кодирующего поликетидсинтазу I типа, который имеет необычную кодирующую последовательность». MGG Molecular & General Genetics . 242 (3): 358–362. DOI : 10.1007 / BF00280426 . ISSN 1432-1874 . PMID 8107683 . S2CID 2195072 .   
  33. ^ «Finto: MeSH: Streptomyces antibioticus» . finto: Финский тезаурус и служба онтологии . Дата обращения 10 августа 2015 .
  34. ↑ Атта, Хусам М. (январь 2015 г.). «Биохимические исследования продукции антибиотиков из Streptomyces sp .: Таксономия, ферментация, изоляция и биологические свойства» . Журнал Саудовского химического общества . 19 (1): 12–22. DOI : 10.1016 / j.jscs.2011.12.011 .
  35. ^ О, Донг-Чан; Скотт, Джаррод Дж .; Currie, Cameron R .; Кларди, Джон (5 февраля 2009 г.). «Микангимицин, перекись полиена от компании Mutualist sp» . Органические буквы . 11 (3): 633–636. DOI : 10.1021 / ol802709x . PMC 2640424 . PMID 19125624 .  
  36. ^ Чен, Том СС; Чанг, Чинг-Жер; Флосс, Хайнц Г. (июнь 1981 г.). «Биосинтез боромицина». Журнал органической химии . 46 (13): 2661–2665. DOI : 10.1021 / jo00326a010 .
  37. ^ Национальный центр биотехнологической информации. База данных PubChem Compound; CID = 53385491, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/53385491 (по состоянию на 8 марта 2017 г.).
  38. ^ Холмс, Трейси С .; Мэй, Аарон Э .; Залета-Ривера, Катя; Руби, Дж. Грэм; Скьюз-Кокс, Питер; Fischbach, Michael A .; Деризи, Джозеф Л .; Ивацуки, Масато; о̅Мура, Сатоши; Хосла, Чайтан (2012). «Молекулярное понимание биосинтеза гуадиномина: ингибитор системы секреции типа III» . Журнал Американского химического общества . 134 (42): 17797–806. DOI : 10.1021 / ja308622d . PMC 3483642 . PMID 23030602 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Баумберг С (1991). Генетика и формирование продукта Streptomyces . Kluwer Academic. ISBN 978-0-306-43885-1.
  • Gunsalus IC (1986). Бактерии: Streptomyces, продуцирующие антибиотики . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-307209-2.
  • Хопвуд Д.А. (2007). Streptomyces в природе и медицине: создатели антибиотиков . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-515066-7.
  • Дайсон П., изд. (2011). Streptomyces: молекулярная биология и биотехнология . Caister Academic Press . ISBN 978-1-904455-77-6.

Внешние ссылки [ править ]

  • Текущие исследования Streptomyces coelicolor в Норвичском исследовательском парке
  • Некоторые текущие исследования и методы Streptomyces / Протоколы / Ресурсы
  • Домашняя страница генома S. avermitilis ( Институт наук о жизни Китасато )
  • Домашняя страница генома S. coelicolor A3 (2) ( Институт Сэнгера )
  • Домашняя страница Streptomyces.org.uk ( Центр Джона Иннеса )
  • StrepDB - браузер аннотаций геномов Streptomyces
  • Проекты генома Streptomyces из базы данных Genomes OnLine