STREPTOMYCES GRISEUS: KENMERKEN, LEVENSCYCLUS EN TOEPASSINGEN - BIOLOGIE - 2025

Streptomyces griseus is een soort van aërobe, grampositieve bacteriën. Het behoort tot de groep van Actinobacteriën, binnen de Actinomycetales-orde en de Streptomycetaceae-familie.

Het zijn veel voorkomende bacteriën in de bodem. Ze zijn gevonden in associatie met plantenwortels in de rhizosfeer. Sommige stammen zijn ook geïsoleerd in monsters van diep zeewater en sedimenten en in kustecosystemen.

Streptomyces griseus gezien met een scanning-elektronenmicroscoop. Auteur: Docwarhol, van Wikimedia Commons Het vermogen van deze soort om zich aan te passen aan een grote diversiteit aan ecosystemen heeft geleid tot een aanzienlijke genetische variatie waarvan geprobeerd is deze in ecovars te classificeren.

Deze soort produceert, net als andere Streptomyces-soorten, een groot aantal secundaire metabolieten, wat hem een ​​groot commercieel belang geeft. Onder hen valt streptomycine (aminoglycoside-antibioticum) op, het eerste antibioticum dat effectief wordt gebruikt tegen tuberculose.

kenmerken

S. griseus is een Gram-positieve aërobe bacterie die mycelia produceert. De celwand is dik en bestaat voornamelijk uit peptidoglycaan en lipiden.

Deze soort ontwikkelt zowel substraat als luchtmycelia. Beide soorten mycelium hebben een verschillende morfologie. De hyfen van het substraatmycelium kunnen een diameter hebben van 0,5 - 1 µm. Het luchtmycelium is draadvormig en weinig vertakt.

In kweekmedium vertonen deze mycelia verschillende grijstinten. De achterkant van de kolonie is grijs-geelachtig. Ze produceren geen melaninepigmenten.

De sporenketens zijn rectiflexibel en bestaan ​​uit 10-50 sporen. Het oppervlak hiervan is glad.

De soort gebruikt glucose, xylose, mannitol of fructose als koolstofbron. In kweekmedia met arabinose of rhamnose wordt geen koloniegroei waargenomen.

De optimale temperatuur voor zijn ontwikkeling varieert van 25-35 ° C.

Ze groeien in een breed pH-bereik, tussen 5 en 11. De groei is echter optimaal in alkalische omgevingen met pH 9, daarom wordt het als alkalisch beschouwd.

Genetica

Het genoom van S. griseus is volledig gesequenced. Het heeft een lineair chromosoom met meer dan acht miljoen basenparen. De aanwezigheid van plasmiden is niet waargenomen.

Het chromosoom heeft meer dan 7000 ORF's (open frame RNA-sequenties). Van meer dan 60% van deze sequenties is de functie die ze vervullen bekend. Het GC-gehalte voor S. griseus is ongeveer 72%, wat als hoog wordt beschouwd.

Secundaire metabolieten

De meeste Streptomyces-soorten produceren een groot aantal secundaire metabolieten. Onder deze vinden we antibiotica, immunosuppressiva en enzymremmers.

Evenzo zijn deze bacteriën in staat enkele industrieel belangrijke enzymen te produceren, zoals glucose-isomerase of transglutaminase.

In het geval van S. griseus is streptomycine de belangrijkste secundaire metaboliet. Dit organisme produceert echter andere verbindingen, zoals bepaalde soorten fenolen die zeer effectief zijn bij het bestrijden van verschillende fytopathogene schimmels.

Taxonomie

De soort werd voor het eerst beschreven vanuit bodemsolaten uit een gebied in Rusland. De onderzoeker Krainsky identificeert het in 1914 als Actinomyces griseus.

Later konden Waskman en Curtis de soort isoleren in verschillende bodemmonsters in de Verenigde Staten. In 1943 stelden Waskman en Henrici het geslacht Streptomyces voor op basis van de morfologie en het celwandtype van hun soort. Deze auteurs plaatsen de soort in dit geslacht in 1948.

Fylogenie en synoniemen

Voor S. griseus zijn drie ondersoorten voorgesteld. Moleculaire studies hebben echter aangetoond dat twee van deze taxa overeenkomen met de soort S. microflavus.

Vanuit fylogenetisch oogpunt vormt S. griseus een groep met S. argenteolus en S. caviscabies. Deze soorten hebben grote gelijkenis met betrekking tot ribosomale RNA-sequenties.

Op basis van de vergelijking van RNA-sequenties is het mogelijk geweest om vast te stellen dat sommige taxa die als andere soorten dan S. griseus worden beschouwd, dezelfde genetische samenstelling hebben.

Daarom zijn deze namen synoniem geworden met de soort. Onder deze hebben we S. erumpens, S. ornatus en S. setonii.

Biologische cyclus

Streptomyces-soorten produceren tijdens hun ontwikkeling twee soorten mycelium. Het substraatmycelium dat de vegetatieve fase vormt en het luchtmycelium dat de sporen zal doen ontstaan

Vorming van substraatmycelium

Dit ontstaat na het ontkiemen van de sporen. De hyfen hebben een diameter van 0,5-1 µm. Deze groeien uit de toppen en ontwikkelen vertakkingen, waardoor een complexe matrix van hyfen ontstaat.

Er zijn maar weinig gecompartimenteerde septa aanwezig die meerdere kopieën van het genoom kunnen presenteren. Tijdens deze fase profiteren de bacteriën van de voedingsstoffen die in de omgeving aanwezig zijn om biomassa op te hopen.

Terwijl dit mycelium zich ontwikkelt, is er celdood van sommige septa. In het volwassen substraatmycelium wisselen levende en dode segmenten elkaar af.

Wanneer de bacteriën zich in de bodem of in ondergedompelde gewassen ontwikkelen, overheerst de vegetatieve fase.

Vorming van luchtmycelium

Op een bepaald moment in de ontwikkeling van de kolonies begint zich een mycelium met minder takken te vormen. In S. griseus worden lange filamenten gevormd die heel weinig vertakt zijn.

De voeding die nodig is voor de vorming van dit mycelium wordt verkregen uit de lysis van de substraatmyceliumcellen. In deze fase maakt de soort de verschillende secundaire metabolieten aan.

Sporevorming

In deze fase stoppen de hyfen met hun groei en beginnen ze transversaal te fragmenteren. Deze fragmenten veranderen snel in ronde sporen.

Er worden sporenketens gevormd die uit ongeveer vijftig cellen bestaan. De sporen zijn bolvormig tot ovaal, 0,8-1,7 µm in diameter en met een glad oppervlak.

Toepassingen

Het belangrijkste gebruik van S. griseus is de productie van streptomycine. Dit is een bacteriedodend antibioticum. Het werd voor het eerst ontdekt in 1943 door Albert Schatz in soorten van de soort.

Streptomycine is een van de meest effectieve behandelingen voor de behandeling van tuberculose veroorzaakt door Mycobacterium tuberculosis.

S. griseus heeft echter andere toepassingen. De soort produceert andere antibiotica, waaronder enkele die tumoren aanvallen. Het produceert ook commercieel gebruikte proteolytische enzymen, zoals pronasen. Deze enzymen blokkeren de inactivering van natriumkanalen.

Aan de andere kant is in de afgelopen jaren vastgesteld dat S. griseus vluchtige stoffen produceert uit de groep fenolen die carvacrol wordt genoemd. Deze stof heeft het vermogen om de groei van sporen en mycelia van verschillende fytopathogene schimmels te remmen.

Referenties

1. Anderson A en E Wellington (2001) De taxonomie van Streptomyces en verwante geslachten. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 51: 797-814.
2. Danaei M, A Baghizadeh ,, S Pourseyedi, J Amini en M Yaghoobi (2014) Biologische bestrijding van plantenschimmelziekten met behulp van vluchtige stoffen van Streptomyces griseus. European Journal of Experimental Biology 4: 334-339.
3. Horinouchi S (2007) Mijnbouw en polijsten van de schat in het bacteriële geslacht Streptomyces. Biosci. Biotechnol. Biochem.71: 283-299.
4. Ohnishi Y, J Ishikawa, H Hara, H Suzuki, M Ikenoya, H Ikeda, A Yamashita, M Hattori en S Horinouchi (2008) Genoomsequentie van het streptomycine-producerende micro-organisme Streptomyces griseus IFO 13350 Journal of Bacteriology 190: 4050-4060.
5. Rong X en Y Huang (2010) Taxonomische evaluatie van de Streptomyces griseus clade met behulp van multilocussequentieanalyse en DNA-DNA-hybridisatie met voorstel om 29 soorten en drie ondersoorten te combineren als 11 genomische soorten. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 60: 696-703.
6. Yepes A (2010) Tweecomponentensystemen en regulering van de productie van antibiotica uit Streptomyces coelicolor. Scriptie ter verkrijging van de titel van doctor aan de Universiteit van Salamanca, Spanje. 188 pagina's