Streptomyces — род почвени актиномицети, производители на антибиотици

Streptomyces — почвени актиномицети, оформящи хифи и плодороден източник на антибиотици и биоактивни съединения за медицина и биотехнологии.

Streptomyces е най-големият род Actinobacteria, грам-положителни бактерии. Streptomyces често се среща в почвата и по своята форма много прилича на гъбите. Те образуват дълги тънки нишки, наречени хифи, които могат да се диференцират във верига от спори за размножаване. Почти всички биоактивни съединения, произвеждани от Streptomyces, се получават, докато хифите се образуват от субстратния мицел.

Морфология и жизнен цикъл

Streptomyces имат типична за актиномицетите нишкова (филаментозна) структура и при растеж образуват два вида мицел — субстратен (врастяващ в хранителната среда) и аеруален (повдигащ се над повърхността). Аеруалният мицел формира вериги от спори, които служат за разпространение. По този начин те наподобяват многоклетъчни гъби по външния вид, но анатомично и генетично са бактерии. Геномите на много видове Streptomyces са сравнително големи и линейни, с високо съдържание на G+C в ДНК-то, което е характерно за Actinobacteria.

Производство на биоактивни вещества

Родът е известен със способността си да произвежда обширно разнообразие от вторични метаболити — антибиотици, антимикробни, антифунгални, антипаразитни и имуносупресивни вещества. Много от клинично важните антибиотици произхождат от Streptomyces, например:

• стрептомицин (от Streptomyces griseus);
• тетрациклини (от Streptomyces rimosus);
• хлорамфеникол (от Streptomyces venezuelae);
• неомицин (от Streptomyces fradiae);
• рапамицин (сиолимус) (от Streptomyces hygroscopicus);
• нистатин (от Streptomyces noursei).

Производството на тези съединения обикновено е свързано с развитието и стадиите на споранулиране и се регулира от сложни генетични мрежи. В съвременната биотехнология гените за синтез на вторични метаболити се прехвърлят, оптимизират или комбинират, за да се създават нови лекарства или да се увеличи добивът.

Екология и значение в почвата

Streptomyces играят ключова роля в разграждането на органична материя — целулоза, хитин, лигнин — благодарение на богата гама от екзензими (целулази, хитинизи, протеази). Те подпомагат рециклирането на хранителни вещества в почвата и взаимодействат с други микроорганизми. Характерният „земен“ аромат след дъжд се дължи частично на веществото геозмин, което се произвежда от Streptomyces.

Практически приложения и биотехнология

• Индустриално производство на антибиотици, антифунгални и имуномодулаторни лекарства.
• Източник на ензими за хранителната, текстилната и хартиената промишленост.
• Биоконтрол — някои видове се използват за защита на растения чрез потискане на патогени.
• Генно инженерство и метаболитно моделиране за разработване на нови природни продукти и полусинтетични лекарства.

Патогенност и безопасност

Повечето Streptomyces са неспецифични сапрофити и не представляват риск за хората. Има обаче видове, които са фитопатогенни (напр. Streptomyces scabies, причинител на картофени кафяви петна — potato scab) или рядко причиняват хронични инфекции при хора с отслабен имунитет (напр. актиномикозни поражения, свързани с Streptomyces somaliensis и др.). В лабораторни и индустриални условия се прилагат стандартни мерки за биосигурност при работа с големи култури и с продуктите им.

Изследователски интереси и бъдещи направления

Streptomyces остават активна област на изследване заради огромния им потенциал да дадат нови антибиотици — особено в условията на нарастваща антибиотична резистентност. Използват се техники като метагеномика, промискуитетно откриване на гени и синтетична биология за намиране и оптимизиране на нови биоактивни синтезни пътеки. Освен това те служат като моделни организми за изучаване на клетъчното развитие и регулация при нишковидни бактерии.

Като обобщение, Streptomyces са фундаментална група почвени актиномицети със значителен принос за медицината, агрокултурите и индустрията, както и неизчерпаем източник на биохимични иновации.

Използване в медицината и науката

Streptomyces са важни от медицинска гледна точка, тъй като произвеждат противогъбични, противопаразитни, антивирусни, противотуморни, антихипертензивни, имуносупресорни и антибиотични средства. Различните видове стрептомицеси се използват за производството на различни антибиотици. Описани са над 500 вида бактерии от род Streptomyces. Например широко проучената S. griseus е първата, която е използвана в производството на антибиотика стрептомицин, а S. avermitilis като източник на авермиктин. Друг добре проучен вид, S coelicolor, е широко използван в генетичните изследвания. Като цяло Streptomyces произвеждат над две трети от клинично полезните антибиотици с естествен произход, като тетрациклин, неомицин и хлорамфеникол.

 
Слайд култура от вид Streptomyces  

Въпроси и отговори

В: Какво представлява Streptomyces?

В: Къде обикновено се среща Streptomyces?

В: По какво Streptomyces прилича на гъбичките?

В: От какво се състоят биоактивните съединения, произвеждани от Streptomyces?

В: Какъв вид бактерия е Streptomyces?

Търсене по буква