Streptomyces — antibiotikas ražojoša aktinobaktēriju ģints (definīcija)
Streptomyces — aktinobaktēriju ģints, kas augsnē ražo lielāko daļu dabīgo antibiotiku, pretsēnīšu un imūnsupresantu; uzzini par to bioloģisko lomu un medicīnisko potenciālu.
Streptomyces ir lielākā aktinobaktēriju ģints — ir aprakstītas vairāk nekā 500 Streptomyces baktēriju sugas, un jaunu sugu atklāšana turpinās. Lai gan tās ir baktērijas, to augšanas veids padara tās līdzīgas sēnēm — Streptomyces veido garus, plānus pavedienus jeb hifas, kas kopā veido micēliju. Tomēr šīs baktērijas nav radniecīgas sēnēm un pieder actinobaktēriju filiātei.
Morfoloģija un dzīves cikls
Tāpat kā citas aktinobaktērijas, arī streptomicetas ir grampozitīvas, un to genomiem ir augsts GC saturs. To dzīves ciklā parasti izšķir substrāta micēliju, kas aug barības vielu saturošā vidē, un gaisa (aerial) micēliju, kas paceļas virs substrāta un veido sporveidīgas ķēdes. Reproduktīvā metode ir sporas, kas veidojas uz hifām; sporas ir izturīgas pret vidi un palīdz izplatīties pa augsni un citām virsmām. Lielākoties šīs baktērijas dzīvo augsnē un uz bojājošiem augiem, taču sastopamas arī ūdenī un jūras vidi pielāgotas formas.
Bioaktīvie savienojumi un antibiotikas
Streptomyces ražo vairāk nekā divas trešdaļas no klīniski noderīgām dabiskas izcelsmes antibiotikām (piemēram, tetraciklīnu, neomicīnu un hloramfenikolu). Tagad reti lietotā streptomicīna nosaukums ir tieši no Streptomyces. Streptomyces ir lielākā antibiotikas ražojošā ģints, kas ražo antibakteriālas, pretsēnīšu un pretparazītu zāles. Tās ražo arī dažādus citus bioloģiski aktīvus savienojumus — piemēram, imūnsupresantus (piem., rapamicīns), pretvēža līdzekļus (piem., antraciklīna grupas savienojumus) un citas sekundārās vielas.
Šie savienojumi parasti ir sekundārie metabolīti, ko sintezē īpašas biosintēzes gēnu grupas (biosynthetic gene clusters). Biežāk sastopamās biosintēzes sistēmas ietver poliketīdu sintāzes (PKS) un ne-ribozomu peptīdu sintāzes (NRPS), kas ļauj veidot ļoti dažādas un strukturāli sarežģītas molekulas. Tās ir svarīgas zāļu atklāšanā un farmaceitiskajā industrijā.
Genomika un biotehnoloģija
Streptomyces sugām bieži ir relatīvi lieli, lineāri hromosomi ar terminālajām invertētajām repetīcijām, un tām piemīt liels daudzums gēnu, kas saistīti ar sekundāro metabolismu. Pateicoties tam, genomu meklēšana (genome mining) ir svarīga jaunu bioaktīvo savienojumu atklāšanā. Industriāli Streptomyces tiek audzēti fermentācijā, lai ražotu antibiotikas, imūnsupresantus un citas vielas; laboratorijā par modeļorganismiem izmanto, piemēram, Streptomyces coelicolor.
Ekoloģiskā nozīme un pielietojums
Streptomyces spēlē nozīmīgu lomu augsnes ekosistēmās — tie palīdz sadalīt organisko vielu (celulozi, lignīnu), tādējādi atbrīvojot barības vielas augiem. Daudzas sugas izdala geosminu — vielu, kas dod augsnei raksturīgo smaržu pēc lietus. Labvēlīgās Streptomyces sugas izmanto biokontrolē, lai ierobežotu augu patogēnus, samazinot ķīmisko pesticīdu nepieciešamību.
Klīniskie aspekti un izaicinājumi
Pat ja Streptomyces ir nenovērtējami svarīgas antibakteriālo līdzekļu ražošanā, jaunu efektīvu antibiotiku meklēšana turpina būt izaicinājums, jo mikrobu rezistence palielinās. Dažas Streptomyces sugas var retumis izraisīt cilvēka infekcijas, galvenokārt imūnsupresētiem pacientiem. Tāpat baktērijas pašu ražotie antibiotiku biosintēzes ceļi bieži ir saistīti ar rezistences gēniem, kas var tikt nodoti citiem mikroorganismiem.
Kopsavilkums
Streptomyces ir filogenētiski un ekoloģiski nozīmīga aktinobaktēriju grupā: tās ir grampozitīvas, hifu veidojošas baktērijas ar augstu GC saturu genomā. Tās dzīvo galvenokārt augsnē un ražo plašu spektru bioaktīvu savienojumu — no tradicionālām antibiotikām līdz imūnsupresantiem un pretvēža līdzekļiem. Pateicoties to daudzveidīgajām biosintēzes iespējām, Streptomyces turpina būt centrāls resurss jaunu zāļu un biotehnoloģisku risinājumu attīstībā.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir Streptomyces?
A: Streptomyces ir lielākā Actinobacteria, Gram-pozitīvo baktēriju dzimta.
J: Kur parasti sastopamas Streptomyces?
A: Streptomyces bieži sastopamas augsnē.
J: Ar ko Streptomyces līdzinās sēnēm?
A: Tās veido garus, plānus pavedienus, ko sauc par hifām, kas var diferencēties sporu ķēdē, lai vairotos, līdzīgi kā sēnītes vairojas.
J: No kā sastāv Streptomyces ražotie bioaktīvie savienojumi?
A: Streptomyces ražotie bioaktīvie savienojumi veidojas, kamēr hifas veidojas no substrāta micēlija.
J: Kāda veida baktērijas ir Streptomyces?
A: Streptomyces ir grampozitīvas baktērijas.
J: Kā vairojas Streptomyce? A: Tā vairojas, veidojot sporu ķēdi no savām hifām.
J: Vai ir kāds cits organisms, ar kuru tai ir kopīgas formas un vairošanās īpašības? A: Jā, formas un vairošanās ziņā tā ir līdzīga sēnēm.
Meklēt