Streptomyces – rod aktinobakterij, proizvajalci večine naravnih antibiotikov

Streptomyces — rod aktinobakterij, glavni proizvajalci naravnih antibiotikov; raziskave hif, biosinteze bioaktivnih spojin in potencial za nova protimikrobna zdravila.

Streptomyces je največji rod Actinobacteria. Opisanih je več kot 500 vrst bakterij Streptomyces. To so bakterije, vendar so zaradi načina rasti videti kot glive. Tvorijo dolge tanke nitke ali hife. Vendar niso v sorodu z glivami.

Tako kot druge aktinobakterije so tudi streptomicete grampozitivne in imajo genome z visoko vsebnostjo GC. Bakterije večinoma živijo v tleh in razpadajočem rastlinju, kot način razmnoževanja pa proizvajajo spore.

Streptomicete proizvajajo več kot dve tretjini klinično uporabnih antibiotikov naravnega izvora (npr. tetraciklin, neomicin in kloramfenikol). Zdaj redko uporabljen streptomicin je dobil ime neposredno od Streptomyces.

Streptomyces je največji rod, ki proizvaja antibiotike in proizvaja protibakterijska, protiglivična in protiparazitska zdravila. Proizvajajo tudi številne druge bioaktivne spojine, kot so imunosupresivi.

Skoraj vse bioaktivne spojine, ki jih proizvajajo Streptomyces, nastanejo med tvorbo hif iz substratnega micelija.

Zgradba in rast

Streptomyces so filamentozne bakterije: tvorijo razvejane mreže substratnega micelija, iz katerega se ob primernih pogojih razvijejo aerialne hife, ki proizvedejo spore. Spore so običajno prašnate in omogočajo razširjanje v okolju. V nasprotju z večino bakterij imajo mnoge vrste Streptomyces linearne kromosome z značilnimi terminalnimi proteini.

Življenjski cikel

Življenjski cikel vključuje rast substratnega micelija, diferenciacijo v aerialne hife ter tvorbo spor, ki prenašajo genski material v nove niše. Med diferenciacijo se pogosto aktivirajo biosintetske poti za sekundarne metabolite — to so spojine, ki niso nujno potrebne za osnovno rast, imajo pa pomembno ekološko funkcijo (obramba, komunikacija).

Sekundarne spojine in zdravila

Rojstva velikega števila antibiotikov in drugih bioaktivnih snovi izhajajo iz kompleksnih biosintetskih genetskih sklopov (BGC). Ti vključujejo encime tipa poliketidni sintetaze (PKS) in nonribosomal peptide synthetases (NRPS). Poleg antibiotikov Streptomyces proizvajajo:

• antiparazitska sredstva (npr. avermektini iz Streptomyces avermitilis — osnova za ivermektin),
• imunosupresive (npr. takrolimus iz nekaterih vrst Streptomyces),
• antitumorske spojine, encime in druge industrijsko uporabne molekule.

Veliko pomembnih antibiotikov je bilo odkritih zahvaljujoč delovanju raziskovalcev, kot je Selman Waksman, ki je izoliral streptomicin iz Streptomyces griseus.

Genetika in genomika

Genomi Streptomyces so običajno veliki (več megabaz), bogati z BGC-ji za sekundarne metabolite. Zaradi tega so izjemno zanimivi za genomiko in bioinformatiko: sekvenciranje razkriva velike potenciale za odkrivanje novih zdravil. V genski inženiring in metabolni inženiring usmerjajo proizvodnjo redkih ali novih spojin ter povečujejo izplen znanih antibiotikov.

Ekologija in pomen v naravi

V tleh so Streptomyces pomembni razgrajevalci organske snovi, še posebej celuloze in drugih kompleksnih polisaharidov. Nekatere vrste sodelujejo s koreninami rastlin ali živijo v simbiozi z žuželkami in drugimi organizmi. Tipična zemeljska vonjava po dežju ali sveži prsti je posledica spojine geosmin, ki jo proizvajajo mnoge vrste Streptomyces.

Uporaba v industriji in izzivi

Streptomyces so temelj farmacevtske industrije pri proizvodnji antibiotikov, imunomodulatorjev in drugih naravnih izdelkov. Proizvodni procesi vključujejo fermentacijo v velikih fermentorjih in nadaljnjo kemično ali biotehnološko predelavo. Izzivi vključujejo naraščajočo odpornost na antibiotike, potrebo po iskanju novih spojin ter optimizacijo proizvodnje z biotehnološkimi pristopi.

Pomembne vrste in primeri

• Streptomyces griseus — izvor streptomycina;
• Streptomyces coelicolor — modelni organizem za preučevanje razvoja in biosinteze sekundarnih metabolitov;
• Streptomyces avermitilis — producent avermektinov;
• mnogo drugih vrst s potencialom za odkritje novih zdravil in industrijsko uporabo.

Skupaj Streptomyces predstavljajo ključen rod bakterij tako za naravne ekosisteme kot za medicino in biotehnologijo. Nadaljnje raziskave genomov, biosintetskih poti in interakcij s okoljem obetajo odkritje novih bioaktivnih spojin in izboljšave proizvodnih procesov.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je Streptomyces?

V: Kje se Streptomyces običajno nahaja?

V: V čem je Streptomyces podoben glivam?

V: Iz česa so bioaktivne spojine, ki jih proizvaja Streptomyces?

V: Katera vrsta bakterije je Streptomyces?

Išči po črki