Streptomyces es el género más grandede Actinobacteria y el género tipo de la familia Streptomycetaceae . [2] Se han descritomás de 500 especies de bacterias Streptomyces . [3] Al igual que con las otras Actinobacterias, los estreptomicetos son grampositivos y tienen genomas con alto contenido de GC . [4] Se encuentran predominantemente en el suelo y la vegetación en descomposición, la mayoría de los estreptomicetos producen esporas y se destacan por su distintivo olor "terroso" que resulta de la producción de un metabolito volátil, la geosmina .
Streptomyces | |
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Cultivo de portaobjetos de una especie de Streptomyces | |
clasificación cientifica | |
Reino: | |
Filo: | |
Clase: | Actinomicetos |
Pedido: | |
Familia: | |
Género: | Streptomyces Waksman y Henrici 1943 |
Diversidad | |
Aproximadamente 550 especies | |
Sinónimos | |
Estreptoverticillium |
Los estreptomicetos se caracterizan por un metabolismo secundario complejo . [4] Se producen más de dos tercios de los clínicamente útiles antibióticos de origen natural (por ejemplo, neomicina , cipemicina , grisemycin , bottromycins y cloranfenicol ). [5] [6] El antibiótico estreptomicina toma su nombre directamente de Streptomyces . Los estreptomicetos son patógenos poco frecuentes , aunque las infecciones en humanos, como el micetoma , pueden ser causadas por S. somaliensis y S. sudanensis , y en plantas pueden ser causadas por S. caviscabies , S. acidiscabies , S. turgidiscabies y S. scabies .
Taxonomía
Streptomyces es el género tipo de la familia Streptomycetaceae [7] y actualmente cubre cerca de 576 especies y el número aumenta cada año. [8] Las cepas acidófilas y tolerantes a los ácidos que se clasificaron inicialmente en este género se han trasladado posteriormente a Kitasatospora (1997) [9] y Streptacidiphilus (2003). [10] La nomenclatura de las especies se basa generalmente en el color de las hifas y las esporas .
Saccharopolyspora erythraea se incluía anteriormente en este género (como Streptomyces erythraeus ).
Morfología
El género Streptomyces incluye bacterias aeróbicas , Gram positivas y filamentosas que producen hifas vegetativas bien desarrolladas (entre 0,5 y 2,0 µm de diámetro) con ramas. Forman un micelio de sustrato complejo que ayuda a eliminar los compuestos orgánicos de sus sustratos. [11] Aunque los micelios y las hifas aéreas que surgen de ellos son amotilos, la movilidad se logra mediante la dispersión de las esporas. [11] Las superficies de las esporas pueden ser peludas, rugosas, lisas, espinosas o verrugosas. [12] En algunas especies, las hifas aéreas consisten en filamentos largos y rectos, que llevan 50 o más esporas a intervalos más o menos regulares, dispuestos en verticilos (verticilos). Cada rama de un verticilo produce, en su ápice, una umbela, que lleva de dos a varias cadenas de esporas esféricas a elipsoidales, lisas o rugosas. [11] Algunas cepas forman cadenas cortas de esporas en las hifas del sustrato. Algunas cepas producen estructuras similares a esclerocios, picnidios, esporangios y sinnemas.
Genómica
El genoma completo de " S. coelicolor cepa A3 (2)" se publicó en 2002. [13] En ese momento, se pensaba que el genoma de " S. coelicolor " contenía el mayor número de genes de cualquier bacteria . [13] El cromosoma tiene 8.667.507 pb de largo con un contenido de GC del 72,1% y se prevé que contenga 7.825 genes que codifican proteínas. [13] En términos de taxonomía, " S. coelicolor A3 (2)" pertenece a la especie S. violaceoruber , y no es una especie separada descrita válidamente; " S. coelicolor A3 (2)" no debe confundirse con la actual S. coelicolor (Müller), aunque a menudo se la denomina S. coelicolor por conveniencia. [14]
La primera secuencia completa del genoma de S. avermitilis se completó en 2003. [15] Cada uno de estos genomas forma un cromosoma con una estructura lineal, a diferencia de la mayoría de los genomas bacterianos, que existen en forma de cromosomas circulares. [16] La secuencia del genoma de la sarna de S. , un miembro del género con la capacidad de causar la enfermedad de la sarna de la papa, ha sido determinada en el Wellcome Trust Sanger Institute . Con una longitud de 10,1 Mbp y que codifica 9.107 genes provisionales, es el genoma de Streptomyces secuenciado más grande conocido , probablemente debido a la gran isla de patogenicidad . [16] [17]
Biotecnología
En los últimos años, los investigadores en biotecnología han comenzado a utilizar especies de Streptomyces para la expresión heteróloga de proteínas. Tradicionalmente, Escherichia coli era la especie elegida para expresar genes eucariotas , ya que se entendía bien y era fácil trabajar con ella. [18] [19] La expresión de proteínas eucariotas en E. coli puede ser problemática. A veces, las proteínas no se pliegan correctamente, lo que puede provocar insolubilidad, deposición en cuerpos de inclusión y pérdida de bioactividad del producto. [20] Aunque las cepas de E. coli tienen mecanismos de secreción, estos son de baja eficiencia y resultan en secreción en el espacio periplásmico , mientras que la secreción por una bacteria Gram-positiva como una especie de Streptomyces resulta en secreción directamente en el medio extracelular. Además, las especies de Streptomyces tienen mecanismos de secreción más eficientes que E. coli . Las propiedades del sistema de secreción son una ventaja para la producción industrial de proteína expresada heteróloga porque simplifica los pasos de purificación posteriores y puede aumentar el rendimiento. Estas propiedades, entre otras, hacen que Streptomyces spp. una alternativa atractiva a otras bacterias como E. coli y Bacillus subtilis . [20]
Bacterias patógenas de plantas
Hasta el momento, se ha descubierto que diez especies pertenecientes a este género son patógenas para las plantas: [8]
- S. scabiei
- S. acidiscabia
- S. europaeiscabiei
- S. luridiscabiei
- S. niveiscabiei
- S. puniciscabiei
- S. reticuliscabiei
- S. stelliscabiei
- S. turgidiscabies (enfermedad de la sarna en las patatas )
- S. ipomoeae (enfermedad de la pudrición blanda en la batata )
Medicamento
Streptomyces es el género productor de antibióticos más grande , que produce fármacos antibacterianos, antifúngicos y antiparasitarios, y también una amplia gama de otros compuestos bioactivos , como los inmunosupresores . [21] Casi todos los compuestos bioactivos producidos por Streptomyces se inician durante el tiempo que coincide con la formación de hifas aéreas a partir del micelio del sustrato. [11]
Antifúngicos
Los estreptomicetos producen numerosos compuestos antifúngicos de importancia medicinal, como nistatina (de S. noursei ), anfotericina B (de S. nodosus ), [22] y natamicina (de S. natalensis ).
Antibacterianos
Los miembros del género Streptomyces son la fuente de numerosos agentes farmacéuticos antibacterianos; entre los más importantes se encuentran:
- Cloranfenicol (de S. venezuelae ) [23]
- Daptomicina (de S. roseosporus ) [24]
- Fosfomicina (de S. fradiae ) [25]
- Lincomicina (de S. lincolnensis ) [26]
- Neomicina (de S. fradiae ) [27]
- Nourseothricin [ cita requerida ]
- Puromicina (de S. alboniger ) [28]
- Estreptomicina (de S. griseus ) [29]
- Tetraciclina (de S. rimosus y S. aureofaciens ) [30]
- Oleandomicina (de S. antibioticus ) [31] [32] [33]
- Tunicamicina (de S. torulosus ) [34]
- Micangimicina (de Streptomyces sp. SPB74 y S. antibioticus ) [35]
- Boromicina (de S. antibioticus ) [36]
- Bambermicina (de S. bambergiensis y S. ghanaensis , siendo el compuesto activo las moenomicinas A y C ) [37]
El ácido clavulánico (de S. clavuligerus ) es un fármaco que se utiliza en combinación con algunos antibióticos (como la amoxicilina ) para bloquear y / o debilitar algunos mecanismos de resistencia bacteriana mediante la inhibición irreversible de la betalactamasa. Los nuevos antiinfecciosos que se están desarrollando actualmente incluyen Guadinomine (de Streptomyces sp. K01-0509), [38] un compuesto que bloquea el sistema de secreción de tipo III de bacterias Gram-negativas.
Medicamentos antiparasitarios
S. avermitilis es responsable de la producción de uno de los fármacos más utilizados contra las infestaciones de nematodos y artrópodos, la ivermectina .
Otro
Con menos frecuencia, los estreptomicetos producen compuestos utilizados en otros tratamientos médicos: la migrastatina (de S. platensis ) y la bleomicina (de S. verticillus ) son fármacos antineoplásicos (contra el cáncer); boromicina (de S. antibioticus ) exhibe actividad antiviral contra la cepa VIH-1 del VIH, así como actividad antibacteriana. La estaurosporina (de S. staurosporeus ) también tiene una variedad de actividades desde antifúngico hasta antineoplásico (a través de la inhibición de las proteínas quinasas ).
S. hygroscopicus y S. viridochromogenes producen el herbicida natural bialaphos .
Ver también
- Antimicina A : compuesto producido por esta bacteria que se utiliza en piscicidas.
- Streptomyces aislamientos
Referencias
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enlaces externos
- Investigación actual sobre Streptomyces coelicolor en el Norwich Research Park
- Algunas investigaciones y métodos / protocolos / recursos actuales de Streptomyces
- Página de inicio del genoma de S. avermitilis ( Instituto Kitasato de Ciencias de la Vida )
- Página de inicio del genoma de S. coelicolor A3 (2) ( Instituto Sanger )
- Página de inicio de Streptomyces.org.uk ( Centro John Innes )
- StrepDB: el navegador de anotaciones de genomas de Streptomyces
- Proyectos de Streptomyces Genome de Genomes OnLine Database
- La simbiosis defensiva conduce a la pérdida de genes en las parejas bacterianas . EurekAlert! 19-abr-2021 - S. philanthi