Streptomycetaceae

Streptomycetaceae ist eine Familie der Bakterien-Ordnung Actinomycetales. Sie umfasst drei Gattungen (Stand 2013), die sehr artenreiche Gattung Streptomyces und die weniger Arten enthaltenden Gattungen Kitasatospora und Streptacidophilus.^[1] Charakteristisch sind Aerobie, Bildung von stark verzweigtem Myzel mit durch Segmentierung entstehenden Sporen, positives Verhalten in der Gram-Färbung, hoher G+C-Gehalt der Desoxyribonukleinsäure (DNA) und hauptsächliches Vorkommen in Böden.

Die Familie Streptomycetaceae wird oft auch als „Streptomyzeten“ oder „Streptomyceten“ bezeichnet. Diese Bezeichnungen sind jedoch nicht eindeutig, weil damit auch die Gattung Streptomyces bezeichnet wird.

Gestalt, Zellstruktur

Streptomyceten bilden in der Regel stark verzweigte Myzelien. Der Durchmesser der Myzelfäden (Hyphen) beträgt 0,5 bis 2,0 µm und sie wachsen an ihrer Spitze. In den Hyphen befinden sich zahlreiche Kopien der chromosomalen Desoxyribonukleinsäure (DNA), Querwände sind selten. Selten zerfallen die Hyphen in kleinere Abschnitte. Bei reichlichem Nährstoffangebot entwickelt sich das Myzel nur im flüssigen, gelartigen oder festen Substrat (Substratmyzel). Bei Erschöpfung von Nährstoffen wächst das Myzel auch in den Gasraum (Luftmyzel). Die Lufthyphen besitzen eine hydrophobe Außenschicht. An den Enden der Hyphen des Luftmyzels werden durch deren Zergliederung (Segmentierung) Ketten von 3 bis vielen Sporen gebildet. Die Sporen besitzen je 1 chromosomales DNA-Molekül. Bei Streptomyces coelicolor und Streptomyces lividans liegt die chromosomale DNS in linearer und in zirkulärer Form vor, in anderen Streptomyces-Arten ist sie nur linear. Die lineare Form der DNA von Streptomyces coelicolor enthält 8,667 MBp (Millionen Basenpaare), 7825 Gene. Streptomyzeten sind grampositiv, aktive Bewegung fehlt.

Stoffwechsel

Streptomyzeten sind aerob und fast alle sind Saprobionten mit einem oxidativen chemoorganotrophen Energiestoffwechsel, das heißt, sie gewinnen Energie durch Oxidation organischer Stoffe. Als Oxidans verwenden sie in der Regel molekularen, elementaren Sauerstoff (Dioxygen, O₂), einige können auch Nitrat (NO₃⁻) als Oxidans nutzen und reduzieren es zu Nitrit (NO₂⁻). Streptomyces antibioticus reduziert Nitrat zu molekularem, elementarem Stickstoff (N₂) und Distickstoffmonoxid (N₂O) und ist damit ein Denitrifizierer. Streptomyzeten besitzen Katalase. An organischen Stoffen werden Zucker und vor allem biogene polymere (makromolekulare) Stoffe (auch komplexe, schwer abbaubare) oxidativ abgebaut, je nach Art verschieden: Stärke, Pektin, Zellulose, Chitin, Proteine (wie Keratin und Elastin), Lignocellulose, Aromaten, Kohlenwasserstoffe und Gummi. Die Lignocellulose-abbauenden Streptomyzeten gehören damit zu den wenigen Lignin-abbauenden Bakterien. Zellulose-abbauende Streptomyzeten wurden im Darm von Termiten gefunden. Diese wasserunlöslichen biogenen Stoffe werden zunächst durch ins Außenmedium ausgeschiedene Enzyme (Exoenzyme) in wasserlösliche, niedermolekulare Produkte umgewandelt, die dann in die Zellen aufgenommen und weiter abgebaut werden. Technisch interessant sind die Kohlenwasserstoff- und Aromaten-abbauenden Stämme, da sie bei der mikrobiellen Reinigung von mit Erdöl und Erdölprodukten verunreinigten Böden nützlich sind. Für den Abbau der organischen Stoffe nutzen Streptomyzeten den Embden-Meyerhof-Weg, einige auch den Pentosephosphatweg. Der Entner-Doudoroff-Weg wurde bisher bei Streptomyzeten nicht gefunden. Eine Ausnahme vom Typ der in der Regel organoheterotrophen Streptomyzeten bildet Streptomyces thermoautotrophicus: Diese Art ist obligat chemolithoautotroph, diese Stämme oxidieren zur Energiegewinnung anorganische Stoffe, und zwar molekularen, elementaren Wasserstoff (Dihydrogen, H₂) und Kohlenstoffmonoxid (CO). S. thermoautotrophicus ist thermophil, kann als weitere Besonderheit molekularen, elementaren Stickstoff (Distickstoff, N₂) reduzieren (mittels Molybdän-Dinitrogenase) und somit als Stickstoffquelle für den Aufbau körpereigener Stoffe nutzen (Stickstofffixierung) und besitzt eine Mangan-Superoxiddismutase.

Streptomyceten bilden vielfältige Sekundärprodukte wie beispielsweise Farbstoffe (im Myzel abgelagert oder in das umgebende Medium ausgeschieden), verschiedene Antibiotika und Geosmine, die den typischen Erdgeruch verursachen.

Vorkommen, Lebensweise

Als aerobe Chemoorganotrophe kommen Streptomyzeten in aktiver Form vor allem in aeroben, oxischen, biogene organische Stoffe enthaltenden Habitaten vor, typischerweise in Böden (meistens 10⁴ – 10⁷ koloniebildende Einheiten), aber auch in limnischen und marinen Gewässern (in Sedimenten sowie an abgestorbenen Lebewesen). Es gibt nur wenige obligat halophile (hohe Salzkonzentrationen liebende) Streptomyceten. Kompost enthält sehr viele Streptomyzeten. In der Rhizosphäre von Pflanzen sind sie reichlich vertreten. Auch im Verdauungstrakt von niederen Bodentieren (Würmer, Gliedertiere) kommen sie vor. In für Streptomyzeten ungünstigen Habitaten liegen wohl nur inaktive Streptomyzeten-Sporen vor. Die Sporen können sehr lange ungünstige Milieubedingungen überdauern und sie dienen der Verbreitung.

Das Temperaturoptimum des Wachstums liegt meistens bei etwa 25–35 °C, es gibt wenige thermophile (wärmeliebend, Wachstum bei etwa 28–55 °C) und psychrophile (kälteliebende) Streptomyzeten. Das pH-Optimum des Wachstums liegt meistens bei 6,5–8. Deshalb sind vorwiegend pH-neutrale bis leicht alkalische Böden durch Streptomyzeten besiedelt. In sauren Böden (pH etwa 3,5) gibt es gemäßigt acidophile Streptomyzeten, die Gattung Streptacidophilus zeichnet sich durch Acidophilie und Vorkommen in sauren Böden aus. In alkalischen Böden (pH 8–11,5) siedeln alkaliphile Streptomyzeten.

Es gibt einige pflanzenpathogene Arten und nur wenige tierpathogene. Streptomyces scabiei verursacht Kartoffelschorf.

Literatur

• Peter Kämpfer: The Family Streptomycetaceae, Part I: Taxonomy. Archaea. Bacteria: Firmicutes, Actinomycetes. In: Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.): The Prokaryotes - A Handbook on the Biology of Bacteria. 3. Auflage. Band 3. Springer, New York 2007, ISBN 978-0-387-25493-7, S. 538–604, doi:10.1007/0-387-30743-5_22.
• Hildgund Schrempf: The Family Streptomycetaceae, Part II: Molecular Biology. Archaea. Bacteria: Firmicutes, Actinomycetes. In: Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.): The Prokaryotes – A Handbook on the Biology of Bacteria. 3. Auflage. Band 3. Springer, New York 2006, ISBN 978-0-387-25493-7, S. 605–622, doi:10.1007/0-387-30743-5_23.

Einzelnachweise

1. ↑ Jean Euzéby, Aidan C. Parte: Family Streptomycetaceae. In: List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN). Abgerufen am 23. Dezember 2013.

Ang Streptomycetaceae ay isang pamilya ng Actinobacteria, na bumubuo sa monotipikong suborden na Streptomycineae. Nilalaman nito ang importanteng sari na Streptomyces. Ito ang orihinal na pinagkukunan ng maraming antibiotiko, tulad ng streptomycin. Unang ginamit ang Streptomycin panlaban sa tuberculosis.^[1]

Talababa

Mga kawing panlabas

Mayroong kaugnay na impormasyon sa Wikispecies ang Streptomycetaceae

• StrepDB - the Streptomyces genomes annotation browser
• Streptomyces Genome Projects mula sa Genomes OnLine Database

स्ट्रेप्टोमाइसीटेसी (Streptomycetaceae) ऐक्टीनोबैक्टीरिया का एक जीववैज्ञानिक कुल है,जो स्ट्रेप्टोमाइसीनियाए (Streptomycineae) नामक उपगण का एकमात्र कुल है। इसमें स्ट्रेप्टोमाइसीस का महत्वपूर्ण वंश शामिल है। प्रसिद्ध स्ट्रेप्टोमाइसिन नामक प्रतिजैविक (ऐंटीबायोटिक), जो तपेदिक की सर्वप्रथम दवाई था, इसी कुल के बैक्टीरिया द्वारा बनाई जाती है।^[1][2]

इन्हें भी देखें

• स्ट्रेप्टोमाइसीस
• ऐक्टीनोबैक्टीरिया
• ग्राम-धनात्मक बैक्टीरिया
• बीजाणु
• प्रतिजैविक (ऐंटीबायोटिक)

सन्दर्भ

The Streptomycetaceae are a family of Actinomycetota, making up the monotypic order Streptomycetales. It includes the important genus Streptomyces. This was the original source of many antibiotics, namely streptomycin, the first antibiotic against tuberculosis.

Genomics

Sequence alignments of actinomycetotal genomes have led to the identification of three conserved signature indels which are unique to the order Streptomycetales. The enzyme PBGD contains a four-amino-acid insertion which is present in all Streptomyces species and Kitasatospora setae, but not any other Actinomycetota. Similarly, a one- amino-acid insertion is present in a conserved region of adenylate kinase and is found in all Streptomyces species and K. setae, but is not found in any other Actinomycetota. Five conserved signature proteins have also been identified which are present in various sequenced Streptomyces species, but not in K. setae; however, as the complete genome of K. setae has not yet been sequenced, these proteins may be present in K. setae. Additionally, 11 conserved signature proteins have been identified which are found in all sequenced Streptomyces species and K. setae. These proteins are believed to be unique to the Streptomycetales order, thus provide molecular markers which can be used to distinguish this group from the rest of the Actinomycetota. Phylogenetic trees indicate that the order Catenulisporales is closely related to the order Streptomycetales. This inference is supported by a one-amino-acid conserved signature indel which is uniquely found in all Streptomycetales species and Catenulisporales acidiphilia, the only Catenulisporales species whose complete genome has been sequenced. Additionally, three conserved signature proteins have been identified which are found in all Streptomycetales species and C. acidiphilia. Both the conserved signature indel and the conserved signature proteins provide evidence that the orders Streptomycetales and Catenulisporales are closely related.^[4]

Phylogeny

The accepted taxonomy is based on the List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN).^[3] The phylogeny is based on whole-genome analysis.^[5][a]

Streptomycetales

Streptomyces thermoautotrophicus

Yinghuangia

Embleya

Streptomyces

Streptacidiphilus

Kitasatospora

outgroup

Catenulisporales

Notes

References

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Streptomycetaceae es una familia de Actinobacteria que incluye al importante género Streptomyces, la fuente original de la mayoría de los antibióticos.

Streptomycetaceae on bakterisugukond.

Klassifikatsioon

Sugukonda Streptomycetaceae liigitatakse käesoleval ajal järgmised bakteriperekonnad:

• Streptomyces Waksman & Henrici 1943
• Kitasatospora - incertae sedis^[2]
• Streptoverticillium.

Viited

Selles artiklis on kasutatud ingliskeelset artiklit en:Streptomycetaceae seisuga 08.03.2014.

La famille des Streptomycetaceae a été créée en 1943 par Selman Waksman et Arthur Trautwein Henrici. Elle contient de très nombreuses bactéries vivant dans le sol et est répartie en trois genres :

• Kitasatospora, créé en 1982 par Satoshi Omura, Yoko Takahashi, Yazuru Iwai et Haruo Tanaka sous le terme Kitasatosporia. Il a été modifié en 1997 par Zhen-Shui Zhang, Yue Wang et Ji-Sheng Ruan.
• Streptomyces, créé en 1943 par Waksman et Henrici.
• Streptoverticillium, créé en 1958 par Elio Baldacci.

En 1991, Witt et Stackebrandt ont proposé la réunion des genres Streptomyces et Streptoverticillium (D. WITT & E. STACKEBRANDT : Unification of the genera Streptoverticillium and Streptomyces, and amendation of Streptomyces Waksman and Henrici, 1943, 339AL. Syst. Appl. Microbiol., 1990, 13, 361-371).

En 1992, Wellington et al. ont proposé le transfert des espèces du genre Kitasatospora à l'intérieur du genre Streptomyces (E.M.H. WELLINGTON, E. STACKEBRANDT, D. SANDERS, J. WOLSTRUP & N.O.G. JORGENSEN : Taxonomic status of Kitasatosporia, and proposal unification with Streptomyces on the basis of phenotypic and 16S rRNA analysis and emendation of Streptomyces Waksman and Henrici 1943, 339AL. Int. J. Syst. Bacteriol., 1992, 42, 156-160).

As estreptomicetáceas ou Streptomycetaceae son unha familia de bacterias da orde Actinomycetales, e única familia da suborde Streptomycineae. Inclúe o importante xénero moi rico en especies Streptomyces e outros dous xéneros con menos especies, Kitasatospora e Streptacidophilus. Son caracteristicamente aerobias, forman micelios moi ramificados, que por segmentación das hifas forman esporas, e son grampositivas, cun alto contido G+C no seu ADN, que viven principalmente no chan. As especies desta familia son importantes produtoras de antibióticos.

Aos membros desta familia se lles chama ás veces estreptomicetos, aínda que este nome se usa tamén para os membros do xénero Streptomyces.

Xéneros

• Streptomyces, creado en 1943 por Selman Waksman e Arthur Trautwein Henrici.
• Kitasatospora, creado en 1982 por Satoshi Omura, Yoko Takahashi, Yazuru Iwai e Haruo Tanaka sobre o termo Kitasatosporia, contén especies acidófilas ou ácido-tolerantes. Foi modificado en 1997 por Zhen-Shui Zhang, Yue Wang e Ji-Sheng Ruan^[1]. Houbera unha proposta de transferir especies do xénero Kitasatospora a Streptomyces en 1992.^[2].
• Ademais, creouse o xénero Streptoverticillium en 1958 por Elio Baldacci, pero en 1991 Witt e Stackebrandt propuxeron a unión deste xénero con Streptomyces^[3].

Ademais propúxose o xénero Streptacidiphilus (2003), que inclúe especies acidófilas e ácido-tolerantes.^[4]

Forma e estrutura celular

Os estreptomicetos forman xeralmente micelios moi ramificados. O diámetro dos filamentos do micelio (hifas) é de 0,5 a 2,0 microns, e crecen polos eus extremos. Nas hifas hai numerosas copias do ADN cromosómico, xa que as paredes transversais son raras. Rara vez se desintegran as hifas en seccións máis pequenas. Con abundante subministración de nutrientes o micelio desenvólvese en substratos líquidos, en xel ou sólidos (micelio de substrato). Cando se esgotran os nutrientes, o micelio crece no espazo aéreo (micelio aéreo). As hifas aéreas teñen unha capa hidrófoba exterior. Nos extremos das hifas do micelio aéreo fórmanse cadeas de 3 a moitas esporas. As esporas teñen cada unha unha soa molécula de ADN cromosómico. En Streptomyces coelicolor e Streptomyces lividans, o ADN cromosómico ten forma linear e circular, e noutros Streptomyces é só linear, polo que se apartan dos cromosomas típicos circulares das bacterias. O ADN de forma linear de Streptomyces coelicolor contén 8667 Mbp (millóns de pares de bases), e 7.825 xenes . Os Streptomyces son grampositivos, e inmóbiles.

Metabolismo

Os estreptomicetos son aeróbico e case todos saprófitos e quimioorganótrofos, é dicir, que obteñen a enerxía pola oxidación de substancias orgánicas. Como oxidante utilizan normalmente o oxíxeno (O₂), e algúns tamén poden usar nitrato (NO₃^-) e reducilo a nitrito (NO₂^-). Streptomyces antibioticus reduce o nitrato a N₂ e óxido nitroso (N₂O), polo que é un desnitrificante. Os estreptomicetos posúen catalase. As substancias orgánicas que degradan son azucres e biopolímeros (macromoléculas) complexos, que dependen da especie e poden ser amidón, pectina, celulosa, quitina, proteínas (como a queratina e a elastina), lignocelulosa, compostos aromáticos, hidrocarburos e goma. Son unhas das poucas bacterias que poden degradar lignina. Atopáronse estreptomicetos no aparato dixestivo das térmites que degradan a celulosa. Segregan ao medio externo exoencimas, que converten estes produtos noutros de baixo peso molecular e solubles en auga, que poden seguir degradándose dentro da célula. Algunhas cepas degradan hidrocarburos e compostos aromáticos, polo que son interesantes na limpeza microbiana de vertidos de petróleo e útiles en solos contaminados. Para a degradación de substancias orgánicas os estreptomicetos utilizan a ruta de Embden-Meyerhof, e algúns a vía da pentosa fosfato. A vía de Entner-Doudoroff non se atopou nos estreptomicetos. Unha excepción á organotrofia do grupo é Streptomyces thermoautotrophicus, xa que esta especie é quimiolitoautótrofa obrigada, e obtén a enerxía de oxidar substancia inorgánicas.

Os estreptomicetos forman unha grande variedade de produtos metabólicos secundarios como, por exemplo, pigmentos (depositados no micelio ou excretados no medio ambiente), varios antibióticos e a xeosmina, que causa o seu cheiro a terra característico.

Forma de vida

Como quimioorganotrofos aeróbicos os estreptomicetos viven principalmente en solos, pero tamén en hábitats de auga doce e mariños (nos sedimentos e en organismos mortos). Hai poucas halófilas obrigadas (viven en altas concentracións de sal). Na rizosfera das plantas están son abondosos e no compost. Tamén se atopan no tracto dixestivo de animais invertebrados do chan (vermes, artrópodos). En hábitats desfavorables para estreptomicetos atópanse só en forma de esporas inactivas. As esporas poden sobrevivir ás condicións ambientais desfavorables moito tempo.

A temperatura óptima de crecemento é xeralmente de arredor de 25-35 °C, pero hai algunhas termófilas (crecen entre 28-55 °C) e psicrófilas (amantes do frío). O pH óptimo de crecemento é na maioría dos casos de 6,5 a 8 (por iso abundan en chan con pH de neutro a alcalino), pero os do xénero Streptacidophilus son acidófilos, e outras especies son alcalófilas e poden vivir en chans de forte alcalinidade (pH 8-11,5).

Hai algúns patóxenos de plantas e animais.

Xenómica

Os aliñamentos de secuencia dos xenomas de actinobacterias levaron a identificar 3 indeis sinatura conservados, que son únicos da orde Streptomycetales. O encima PBGD contén unha inserción de 4 aminoácidos, que está presente en todos as especies de Streptomyces e en Kitasatospora setae, pero non noutras Actinobacteria. Igualmente, unha inserción dun aminoácido está presente nunha rexión conservada da adenilato quinase e atópase en todos os Streptomyces e en K. setae, pero non noutras Actinobacteria. Foron tamén identificadas 5 proteínas sinatura conservadas, que están presentes en varias especies de Streptomyces secuenciadas pero non en K. setae; porén, como o xenoma completo de K. setae non foi aínda secuenciado, é posible que estas proteínas estean talvez presentes tamén en K. setae. Ademais, identificáronse 11 proteínas sinatura conservadas, que se encontran en todas as especies de Streptomyces secuenciadas e en K. setae. Crese que estas proteínas aparecen unicamente nos Streptomycetales e poden servir de marcadores moleculares que sirvan para distinguir este grupo do resto das Actinobacteria. As árbores filoxenéticas indican que a orde Catenulisporales está moi relacionada coa orde Streptomycetales. Esta inferencia está apoiada na existencia dun indel sinatura conservado dun aminoácido, que só se encontra en todas as especies de Streptomycetales e en Catenulisporales acidiphilia, que é a única especie de Catenulisporales da que se secuenciou o xenoma completo. Adicionalmente, identificáronse 3 proteínas sinatura conservadas, que se encontran en todos os Streptomycetales e en C. acidiphilia. Estes indeis sinatura conservados e as proteínas sinatura conservadas son evidencias de que as ordes Streptomycetales e Catenulisporales están moi emparentadas.^[5]

Notas

Véxase tamén

Bibliografía

• Kämpfer, Peter. "The Family Streptomycetaceae, Part I: Taxonomy. Archaea. Bacteria: Firmicutes, Actinomycetes". En: Dworkin, M. et al. The Prokaryotes - A Handbook on the Biology of Bacteria. 3. Auflage. Bd. 3. Springer, Nova York, 2007. [ISBN 978-0-387-25493-7]
• Hildgund Schrempf. "The Family Streptomycetaceae, Part II: Molecular Biology. Archaea. Bacteria: Firmicutes, Actinomycetes". En: Dworkin, M. et al. The Prokaryotes - A Handbook on the Biology of Bacteria. 3. Auflage. Bd. 3. Springer, Nova York, 2006. [ISBN 978-0-387-25493-7]

Streptomycetaceae is een familie van straalzwammen (bacteriën met schimmelachtige kenmerken) waar ook het geslacht Streptomyces onder valt, een modelgeslacht dat veel werd en wordt gebruikt binnen het onderzoek naar antibiotica, en waar ook de meeste antibiotica van afkomstig zijn.