STREPTOMYCES GRISEUS: ลักษณะวงจรชีวิตและการใช้งาน - ชีววิทยา - 2025

Streptomyces griseusเป็นแบคทีเรียประเภทแอโรบิคแบคทีเรียแกรมบวก มันอยู่ในกลุ่ม Actinobacteria ตามลำดับ Actinomycetales และตระกูล Streptomycetaceae

พวกมันเป็นแบคทีเรียทั่วไปในดิน พบว่ามีความสัมพันธ์กับรากพืชในไรโซสเฟียร์ บางสายพันธุ์ยังถูกแยกได้ในตัวอย่างน้ำทะเลลึกและตะกอนและในระบบนิเวศชายฝั่ง

Streptomyces griseus มองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน ผู้แต่ง: Docwarhol จาก Wikimedia Commons ความสามารถของสิ่งมีชีวิตชนิดนี้ในการปรับตัวให้เข้ากับความหลากหลายของระบบนิเวศได้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมอย่างมีนัยสำคัญ

สายพันธุ์นี้เช่นเดียวกับสปีชีส์ Streptomyces อื่น ๆ ผลิตสารทุติยภูมิจำนวนมากซึ่งให้ความสำคัญทางการค้าอย่างมาก สเตรปโตมัยซิน (ยาปฏิชีวนะอะมิโนไกลโคไซด์) เป็นยาปฏิชีวนะชนิดแรกที่ใช้กับวัณโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ลักษณะเฉพาะ

S. griseus เป็นแบคทีเรียแอโรบิกแกรมบวกที่สร้างไมซีเลีย ผนังเซลล์หนาประกอบด้วยเปปติโดไกลแคนและไขมันเป็นหลัก

สายพันธุ์นี้พัฒนาทั้งสารตั้งต้นและไมซีเลียในอากาศ ไมซีเลียมทั้งสองชนิดมีสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกัน เส้นใยของไมซีเลียมพื้นผิวสามารถมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 - 1 µm ไมซีเลียมทางอากาศมีลักษณะเป็นเส้นใยและแตกแขนงเล็กน้อย

ในอาหารเลี้ยงเชื้อไมซีเลียเหล่านี้มีเฉดสีเทาที่แตกต่างกัน ด้านหลังของอาณานิคมมีสีเหลืองอมเทา พวกเขาไม่สร้างเม็ดสีเมลานิน

โซ่สปอร์มีความยืดหยุ่นและประกอบด้วยสปอร์ 10-50 พื้นผิวของพวกนี้เรียบ

สายพันธุ์นี้ใช้กลูโคสไซโลสแมนนิทอลหรือฟรุกโตสเป็นแหล่งคาร์บอน ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีเชื้ออาราบิโนสหรือรามโนสไม่พบการเติบโตของอาณานิคม

อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาอยู่ระหว่าง 25 - 35 ° C

พวกมันเติบโตได้ในช่วง pH ที่หลากหลายระหว่าง 5 ถึง 11 อย่างไรก็ตามการเจริญเติบโตนั้นเหมาะสมที่สุดในสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ที่มี pH 9 ซึ่งเป็นสาเหตุที่ถือว่าเป็นด่าง

พันธุศาสตร์

จีโนมของ S. griseus ได้รับการจัดลำดับอย่างสมบูรณ์ มีโครโมโซมเชิงเส้นที่มีคู่ฐานมากกว่าแปดล้านคู่ ยังไม่พบการปรากฏตัวของพลาสมิด

โครโมโซมมีมากกว่า 7000 ORF (ลำดับ RNA เฟรมเปิด) มากกว่า 60% ของลำดับเหล่านี้ฟังก์ชันที่ตอบสนองเป็นที่รู้จัก เนื้อหา GC สำหรับ S. griseus อยู่ที่ประมาณ 72% ซึ่งถือว่าสูง

สารทุติยภูมิ

สปีชีส์ Streptomyces ส่วนใหญ่ผลิตสารทุติยภูมิจำนวนมาก ในจำนวนนี้เราพบยาปฏิชีวนะสารกดภูมิคุ้มกันและสารยับยั้งเอนไซม์

ในทำนองเดียวกันแบคทีเรียเหล่านี้สามารถผลิตเอนไซม์ที่สำคัญในอุตสาหกรรมบางชนิดเช่นกลูโคสไอโซเมอเรสหรือทรานส์กลูตามิเนส

ในกรณีของ S. griseus สารทุติยภูมิที่สำคัญที่สุดคือสเตรปโตมัยซิน อย่างไรก็ตามสิ่งมีชีวิตนี้สร้างสารประกอบอื่น ๆ เช่นฟีนอลบางชนิดที่มีประสิทธิภาพมากในการควบคุมเชื้อราไฟโตพาโทเจนิกต่างๆ

อนุกรมวิธาน

ชนิดนี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกจากดินที่แยกจากพื้นที่ของรัสเซีย Krainsky นักวิจัยในปีพ. ศ. 2457 ระบุว่าเป็น Actinomyces griseus

ต่อมา Waskman และ Curtis สามารถแยกสายพันธุ์ในตัวอย่างดินต่างๆในสหรัฐอเมริกา ในปีพ. ศ. 2486 Waskman และ Henrici ได้เสนอสกุล Streptomyces ตามลักษณะทางสัณฐานวิทยาและชนิดของผนังเซลล์ของสายพันธุ์ ผู้เขียนเหล่านี้วางสายพันธุ์ไว้ในสกุลนี้ในปีพ. ศ. 2491

Phylogeny และคำพ้องความหมาย

มีการเสนอพันธุ์ย่อยสามชนิดสำหรับ S. griseus อย่างไรก็ตามการศึกษาระดับโมเลกุลพบว่าแทกซ่าทั้งสองนี้ตรงกับสายพันธุ์ S. microflavus

จากมุมมองของสายวิวัฒนาการ S. griseus สร้างกลุ่มที่มี S. argenteolus และ S. caviscabies สายพันธุ์เหล่านี้มีความคล้ายคลึงกันอย่างมากเมื่อเทียบกับลำดับ RNA ของไรโบโซม

จากการเปรียบเทียบลำดับ RNA มันเป็นไปได้ที่จะพิสูจน์ได้ว่าแท็กซ่าบางชนิดที่ถือว่าเป็นสปีชีส์อื่นที่ไม่ใช่ S. griseus มีองค์ประกอบทางพันธุกรรมเหมือนกัน

ดังนั้นชื่อเหล่านี้จึงกลายเป็นชื่อพ้องกับสายพันธุ์ ในจำนวนนี้เรามี S. erumpens, S. ornatus และ S. setonii

วัฏจักรทางชีวภาพ

สปีชีส์ Streptomyces สร้างไมซีเลียมสองชนิดในระหว่างการพัฒนา ไมซีเลียมของสารตั้งต้นที่ประกอบขึ้นเป็นเฟสของพืชและไมซีเลียมทางอากาศที่จะก่อให้เกิดสปอร์

การก่อตัวของไมซีเลียมพื้นผิว

สิ่งนี้เกิดขึ้นหลังจากการงอกของสปอร์ เส้นใยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-1 µm สิ่งเหล่านี้เติบโตจาก apices และพัฒนา ramifications ทำให้เกิดเมทริกซ์ที่ซับซ้อนของ hyphae

มี septa แบบแบ่งส่วนเพียงไม่กี่ชุดที่สามารถแสดงสำเนาของจีโนมได้หลายชุด ในช่วงนี้แบคทีเรียจะใช้ประโยชน์จากสารอาหารที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อมเพื่อสะสมมวลชีวภาพ

เมื่อไมซีเลียมพัฒนาขึ้นจะมีการตายของเซลล์บางส่วน ในไมซีเลียมของสารตั้งต้นที่โตเต็มที่ส่วนที่มีชีวิตและส่วนที่ตายจะสลับกัน

เมื่อแบคทีเรียพัฒนาในดินหรือในพืชที่จมอยู่ใต้น้ำระยะของพืชจะเด่นกว่า

การก่อตัวของไมซีเลียมทางอากาศ

จนถึงจุดหนึ่งของการพัฒนาอาณานิคมไมซีเลียมที่มีกิ่งก้านน้อยกว่าจะเริ่มก่อตัวขึ้น ใน S. griseus เส้นใยยาวจะเกิดขึ้นซึ่งแตกแขนงน้อยมาก

สารอาหารที่จำเป็นสำหรับการสร้างไมซีเลียมนี้ได้มาจากการแตกตัวของเซลล์ไมซีเลียมของสารตั้งต้น ในระยะนี้สายพันธุ์จะสร้างสารทุติยภูมิที่แตกต่างกัน

การสร้างสปอร์

ในระยะนี้เส้นใยจะหยุดการเจริญเติบโตและเริ่มแยกส่วนตามขวาง เศษเหล่านี้เปลี่ยนเป็นสปอร์ทรงกลมอย่างรวดเร็ว

โซ่สปอร์ประกอบด้วยเซลล์ประมาณห้าสิบเซลล์ สปอร์มีลักษณะทรงกลมถึงรีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.8-1.7 .7m และผิวเรียบ

การประยุกต์ใช้งาน

การใช้งานหลักที่เกี่ยวข้องกับ S. griseus คือการผลิต Streptomycin นี่คือยาปฏิชีวนะฆ่าเชื้อแบคทีเรีย พบครั้งแรกในปีพ. ศ. 2486 โดย Albert Schatz ในสายพันธุ์ของสายพันธุ์

Streptomycin เป็นหนึ่งในวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการรักษาวัณโรคที่เกิดจากเชื้อ Mycobacterium tuberculosis

อย่างไรก็ตาม S. griseus มีประโยชน์อื่น ๆ สายพันธุ์นี้ผลิตยาปฏิชีวนะอื่น ๆ ซึ่งบางชนิดที่โจมตีเนื้องอก นอกจากนี้ยังผลิตเอนไซม์โปรตีโอไลติกที่ใช้ในเชิงพาณิชย์เช่นโปรเนส เอนไซม์เหล่านี้ขัดขวางการปิดใช้งานของช่องโซเดียม

ในทางกลับกันในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการพิจารณาว่า S. griseus ผลิตสารระเหยจากกลุ่มฟีนอลที่เรียกว่า carvacrol สารนี้มีคุณสมบัติในการยับยั้งการเจริญเติบโตของสปอร์และไมซีเลียของเชื้อราไฟโตพาโทเจนิกต่างๆ

อ้างอิง

1. Anderson A และ E Wellington (2001) อนุกรมวิธานของ Streptomyces และสกุลที่เกี่ยวข้อง International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 51: 797-814.
2. Danaei M, A Baghizadeh, S Pourseyedi, J Amini และ M Yaghoobi (2014) การควบคุมโรคเชื้อราพืชโดยใช้สารระเหยของ Streptomyces griseus European Journal of Experimental Biology 4: 334-339
3. Horinouchi S (2007) การขุดและขัดสมบัติในแบคทีเรียสกุล Streptomyces Biosci เทคโนโลยีชีวภาพ. ชีวเคมี 71: 283-299.
4. Ohnishi Y, J Ishikawa, H Hara, H Suzuki, M Ikenoya, H Ikeda, A Yamashita, M Hattori และ S Horinouchi (2008) ลำดับจีโนมของจุลินทรีย์ที่สร้าง Streptomycin Streptomyces griseus IFO 13350 วารสารแบคทีเรีย 190: 4050 - 4060
5. Rong X และ Y Huang (2010) การประเมินอนุกรมวิธานของ Streptomyces griseus clade โดยใช้การวิเคราะห์ลำดับแบบหลายโฟกัสและการผสมดีเอ็นเอ - ดีเอ็นเอโดยเสนอให้รวม 29 ชนิดและสามชนิดย่อยเป็น 11 ชนิดจีโนม International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 60: 696-703.
6. Yepes A (2010) ระบบสององค์ประกอบและการควบคุมการผลิตยาปฏิชีวนะจาก Streptomyces coelicolor วิทยานิพนธ์เพื่อรับปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยซาลามังกาประเทศสเปน 188 น.