Streptomyces aktinobakterite perekond ja antibiootikumide allikas
Streptomyces on aktinobakterite suurim perekond. Streptomyces-bakterite liike on kirjeldatud üle 500. Tegemist on bakteritega, kuid nende kasvamisviis muudab nad seente sarnaseks. Nad moodustavad pikki õhukesi niite ehk hüüfasid. Siiski ei ole nad seentega suguluses.
Nagu teised aktinobakterid, on ka streptomütsiidid grampositiivsed ja nende genoomid on suure GC-sisaldusega. Enamasti elavad need bakterid mullas ja lagunevas taimestikus ning toodavad oma paljunemismeetodina eoseid.
Streptomütsiidid toodavad üle kahe kolmandiku kliiniliselt kasulikest looduslikest antibiootikumidest (nt tetratsükliin, neomütsiin ja klooramfenikool). Praegu harva kasutatav streptomütsiin on saanud oma nime otse Streptomyces'ilt.
Streptomyces on suurim antibiootikume tootev perekond, mis toodab antibakteriaalseid, seenevastaseid ja parasiidivastaseid ravimeid. Nad toodavad ka mitmesuguseid muid bioaktiivseid ühendeid, näiteks immunosupressante.
Peaaegu kõik Streptomyces'i poolt toodetud bioaktiivsed ühendid tekivad hüüfide moodustumisel substraatmütseelist.
Morfoloogia ja elutsükkel
Streptomyces moodustavad erakordselt arenenud filamentset struktuuri: algab vegetatiivse mütseeliumiga, mis kasvab substraadis ja lagundab orgaanilist ainet, ning seejärel tekib õhus või pinnal tõusev õhuline mütseelium, mis paljuneb eoste ehk koniididega. Eosed võivad olla ahelates ja neil on sageli eredad värvid, mis aitavad liike makroskoopiliselt eristada. Selline kasv sarnaneb seentele, kuid biokeemiliselt ja taksonoomiliselt on need siiski bakterid.
Ökoloogia ja levik
Streptomyces liigid on laialt levinud mullas, kompostis ja lagunevas taimestikus ning neil on oluline roll orgaanilise aine lagundamisel ja toitaineringes. Nad toodavad geosmiiini ja muid lõhnaühendeid, mis annavad muldsele pinnasele iseloomuliku "maa" lõhna. Mõned liigid elutsevad ka merekeskkonnas või sissetungivate parasiitide juures.
Antibiootikumid ja biosüntees
Streptomyces on biosünteetiliselt väga rikkalik rühm: nende genoomides esineb palju niinimetatud biosünteetilisi geeniklastrid (nt polüketiidne süntees — PKS, mittiribosomaalne peptiid-süntees — NRPS), mis kodeerivad keerukaid sekundaarmetaboliite. Lisaks antibiootikumidele toodavad nad antimikootaalseid, antiparasiitseid, immunosupressiivseid ja antineoplastilisi ühendeid (näiteks rapamütsiin ja mitu antitumoraalset ainet). Selle võimekuse tõttu on Streptomyces biotehnoloogias väärtuslik allikas uute ravimite otsinguil.
Tööstuslik ja meditsiiniline tähtsus
- Paljud kliiniliselt kasutatavad looduslikud antibiootikumid pärinevad Streptomyces liikidest — need olid 20. sajandi meditsiini pööret esile kutsunud.
- Streptomütsiin, esimene laialdaselt kasutatud tuberkuloosivastane ravim, avastati selgroogse mikrobioloog Selman Waksmani ja tema kolleegide töös ja seostub otse Streptomyces griseus'iga; Waksman pälvis selle eest Nobeli preemia 1952. aastal.
- Tööstuslikes tingimustes kasvatatakse Streptomyces bioreaktorites suurtes kogustes, et toota antibiootikume ja teisi bioaktiivseid ühendeid.
Uuringud ja väljakutsed
Kuigi Streptomyces on olnud ravimite allikaks, seisavad teadlased silmitsi väljakutsetega: haigustekitajate resistentsuse suurenemine nõuab uute ühendite avastamist ja arendamist. Selleks kasutatakse genome mining'ut (genoomiotsinguid), geneetilist redigeerimist ja sünteetilist bioloogiat, et tuvastada ja aktiveerida varjatud biosünteetilisi geeniklastrid. Samuti uuritakse nende ökoloogilist rolli mullas ning koostööd teiste mikroorganismidega, mis mõjutab antibiootikumide tootmist looduslikes tingimustes.
Laboratoorsed omadused ja identifitseerimine
Laboris eristatakse Streptomyces'i tüüpiliselt filamentse kasvumustri, sporeahelate ja erksate pigmentide järgi. Need on grampositiivsed, aeglasema kasvuga ja nõuavad tihti spetsiifilisi kasvumeedia (nt ISP-seeriad) ning pikka inkubatsiooniaega. Taksonoomiline klassifikatsioon tugineb geneetilistele markeritele (nt 16S rRNA) ja morfoloogilistele tunnustele.
Kokkuvõte
Streptomyces perekond on bioloogiliselt ja meditsiiniliselt äärmiselt oluline: nad lagundavad orgaanilist ainet, annavad mullale iseloomuliku lõhna, toodavad suure hulga väärtuslikke bioaktiivseid ühendeid ning jätkavad rolli uute ravimite avastamisel. Samas nõuab nende potentsiaal meie pidevat uurimist resistentsuse, biosünteesi ja tootmise optimeerimise vallas.
Küsimused ja vastused
K: Mis on Streptomyces?
V: Streptomyces on aktinobakterite, grampositiivsete bakterite suurim sugukond.
K: Kus leidub Streptomyces tavaliselt?
V: Streptomyces leidub sageli mullas.
K: Mille poolest sarnaneb Streptomyces seentele?
V: Ta moodustab pikki õhukesi niite, mida nimetatakse hüüfideks, mis võivad paljunemiseks diferentseeruda spooride ahelaks, sarnaselt sellega, kuidas seened paljunevad.
K: Millest koosnevad Streptomyces'i toodetud bioaktiivsed ühendid?
V: Bioaktiivsed ühendid, mida Streptomyces toodab, tekivad hüüfide moodustumisel substraatmütseelist.
K: Mis liiki bakterid on Streptomyces?
V: Streptomyces on grampositiivne bakter.
K: Kuidas Streptomyces paljuneb? V: Ta paljuneb, moodustades oma hüüfidest spooride ahela.
K: Kas on mõni teine organism, millega ta on sarnane kuju ja paljunemise poolest? V: Jah, ta jagab sarnasusi seentega kuju ja paljunemise osas.
