Стигмателла аурантиака
| Стигмателла аурантиака | |
|---|---|
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| Тип: | |
| Сорт: | |
| Заказ: | |
| Семья: | |
| Род: | |
| Разновидность: | С. аурантиака
|
| Биномиальное имя | |
| Стигмателла аурантиака | |
Stigmatella aurantiaca — представитель миксобактерий , группы грамотрицательных бактерий со сложным жизненным циклом развития.
Классификация
[ редактировать ]Бактериальная природа этого организма была признана Такстером в 1892 г. [ 2 ] который сгруппировал его среди Chrondromyces . Он был описан несколько раз ранее, но был ошибочно отнесен к несовершенным грибам . [ 3 ] Более поздние исследования показали, что, вопреки классификации Такстера, этот организм не имеет близкого родства с Chrondromyces , и Stigmatella в настоящее время признана отдельным родом. [ 3 ] Из трех основных подгрупп миксобактерий: Myxococcus, Nannocystis и Chrondromyces, Stigmatella наиболее тесно связана с Myxococcus. [ 4 ] [ 5 ]
Жизненный цикл
[ редактировать ]
S. aurantiaca , как и другие виды миксобактерий, имеет сложный жизненный цикл, включающий социальное планирование (роение), формирование плодовых тел и хищническое пищевое поведение. Бактерии не плавают, а скользят по поверхности, оставляя следы слизи, образуя подвижную биопленку . Обычно он растет на поверхности гниющей мягкой древесины или грибов, где может образовывать ярко-оранжевые пятна.
Во время вегетативной части их жизненного цикла роение позволяет скоординированным массам миксобактерий объединять секреты внеклеточных пищеварительных ферментов, которые используются для уничтожения и потребления микроорганизмов-жертв, что представляет собой эффект бактериальной «волчьей стаи». [ 6 ] наиболее изученная из миксобактерий, Myxococcus xanthus Было показано, что , активно окружает организмы-жертвы, улавливая их в карманах, где они могут быть съедены. Блуждающие вспышки M. xanthus могут обнаруживать скопления бактерий-жертв на расстоянии, поворачивая к скоплениям и двигаясь прямо к ним. [ 7 ]
Как и другие виды миксобактерий, S. aurantiaca переживает периоды голодания, проходя процесс развития, в ходе которого особи роя объединяются, образуя плодовые тела (не путать с таковыми у грибов ). В плодовых телах определенная часть клеток дифференцируется в миксоспоры — спящие клетки, устойчивые к высыханию и температуре до 90 °С. [ 3 ] Дифференцировка в плодовые тела, по-видимому, опосредована контактно-опосредованной передачей сигналов. [ 8 ] [ 9 ]
В условиях лабораторного выращивания способность подвергаться дифференцировке с образованием плодовых тел быстро теряется, если только культуры не заставляют регулярно плодоносить путем перевода в голодную среду. Шейкерные культуры S. aurantiaca навсегда теряют способность к плодоношению. [ 3 ]
Сложный жизненный цикл миксобактерий напоминает жизненный цикл эукариотических клеточных слизевиков .
Структура генома
[ редактировать ]Таксономический идентификатор: 378806.
S. aurantiaca DW4/3-1, распространенный лабораторный штамм, был полностью секвенирован (см. ссылку на запись NCBI, приведенную выше). Его кольцевая ДНК-хромосома состоит из 10,26 миллионов пар оснований и имеет содержание GC 67,5%. Идентифицировано 8407 генов, кодирующих 8352 белка.
Клеточная структура
[ редактировать ]Вегетативные клетки S. aurantiaca представляют собой удлиненные палочки, обычно длиной около 5–8 мкм и шириной 0,7–0,8 мкм. Тонкая структура напоминает структуру других грамотрицательных бактерий. Поверхность клетки состоит из цитоплазматической мембраны с типичной трехслойной организацией и клеточной стенки . Клеточная стенка состоит из внешнего тройного слоя и третьего плотного монослоя в периплазме. [ 10 ]
Миксоспоры представляют собой короткие оптически преломляющие палочки размером около 2,6–3,5 мкм на 0,9–1,2 мкм. Ярко окрашенные, красные или оранжевые плодовые тела содержат от 1 до 20 сферических или яйцевидных кист размером 40–60 мкм на 25–45 мкм на верхушке стебля высотой от 60 до 140 мкм. Каждая красно-коричневая киста содержит тысячи миксоспор, окруженных толстыми фиброзными капсулами. [ 11 ] Считается, что распространение кист приносит пользу миксобактериям, обеспечивая возобновление роста клеток группой (роем) миксобактерий, а не изолированными клетками. Стебли состоят в основном из канальцев, которые могут представлять собой остатки лизированных клеток роя, а также некоторые нелизированные клетки; Видно очень мало волокнистого материала, который можно интерпретировать как слизь. [ 11 ]
Экология
[ редактировать ]S. aurantiaca встречается на гниющей древесине или грибах и лишь изредка встречается в образцах почвы. Секретируемые и несекретируемые белки, участвующие в их пищевом поведении, идентифицированные прямо или предположительно на основе анализа протеома , включают ферменты, способные расщеплять широкий спектр пептидогликанов , полисахаридов, белков и другого клеточного детрита. Различные другие секретируемые соединения, возможно, участвующие в хищничестве, включают антибиотики, такие как стигмателлин, который токсичен для дрожжей и мицелиальных грибов, но не для большинства бактерий. [ 12 ] и аурафурон А и В, который подавляет рост различных мицелиальных грибов. [ 13 ]
Таким образом, виды Stigmatella появляются в природе, помогая разлагать нерастворимые в противном случае биологические остатки. Он лишь отдаленно связан с целлюлолитическими миксобактериями. [ 14 ] не продуцирует целлюлазы и обладает сильным бактериолитическим действием . [ 3 ] Таким образом, Stigmatella потребляет организмы, питающиеся древесиной, а не непосредственно древесиной. Помимо бактерий, производство противогрибковых антибиотиков предполагает, что виды Stigmatella также могут питаться дрожжами и грибами, или, альтернативно, может свидетельствовать о том, что Stigmatella конкурирует с грибами за общие ресурсы. Производя противомикробные соединения, Stigmatella может играть роль в поддержании баланса микробной популяции в среде ее обитания. [ 15 ]
Текущие исследования
[ редактировать ]Модельная система для разработки
[ редактировать ]Миксобактерии отличаются от большинства бактерий своим замечательным диапазоном социального поведения, и в результате множество лабораторий приступили к изучению этих бактерий как прокариотической парадигмы процессов дифференцировки и передачи сигналов . Большинство исследований социального поведения миксобактерий было сосредоточено на M. xanthus , которая предоставила прекрасную систему, пригодную для многих классических генетических экспериментальных подходов. Плодовые тела M. xanthus представляют собой относительно простые холмики, а значительно более сложные плодовые структуры, образуемые S. aurantiaca, привели к тому, что S. aurantiaca считается превосходной дополнительной системой к M. xanthus , особенно с учетом появления современных средств геномного анализа. анализ . Большинство из 95 известных генов, специфичных для развития M. xanthus , высококонсервативны у S. aurantiaca . Гены всех путей передачи сигнала, важных для формирования плодовых тел у M. xanthus , консервативны у S. aurantiaca , тогда как у S. aurantiaca законсервированы лишь некоторые из них. Anaeromyxobacter dehalogenans — неплодоносящий представитель отряда Myxococcales. [ 16 ]
идентифицированы различные гены, У S. aurantiaca участвующие в процессе формирования плодовых тел, в том числе fbfA , кодирующий полипептид, гомологичный хитинсинтазам, [ 17 ] fbfB , ген, кодирующий предполагаемую галактозооксидазу, [ 18 ] различные гены, в том числе кодирующие тРНК Асп и тРНК Вал расположен в локусе attB (месте прикрепления фага), [ 19 ] и так далее. Эти гены играют различные роли в цикле развития. Например, в экспериментах, где ген fbFA был деактивирован, бактерия вместо плодовых тел образовывала структурированные комки. [ 17 ]
Чтобы контролировать формирование сложной и пространственно сложной многоклеточной структуры, которая представляет собой плодовое тело, клетки должны обмениваться сигналами на протяжении всего процесса. У M. xanthus идентифицированы различные сигнальные молекулы, участвующие в этом процессе. У S. aurantiaca Стивенс (1982) идентифицировал внеклеточную диффундирующую сигнальную молекулу ( феромон ), которая могла заменять свет в стимулировании созревания плодовых тел. [ 20 ] Несколько лет спустя структура этой молекулы, гидроксикетона, названного стигмолоном, была определена методами ЯМР и масс-спектроскопии. [ 21 ]
Помимо передачи сигналов посредством обмена диффундирующими веществами, передача сигналов между клетками может осуществляться посредством контакта посредством активности макромолекул, расположенных на поверхности. Примером этого у S. aurantiaca может быть csgA гомолог гена M. xanthus , который связан с клеточной оболочкой. Продукт гена csgA помогает клеткам оставаться вместе во время развития и регулирует подвижность клеток. [ 22 ]
Pxr sRNA является регуляторной РНК , которая подавляет гены, ответственные за формирование плодовых тел у M. xanthus , а гомолог был отмечен у S. aurantiaca . [ 23 ] Еще одна короткая нуклеиновая кислота, которая предположительно связана с межклеточным распознаванием, — это мультикопийная одноцепочечная ДНК (мсДНК). Сравнение последовательностей мсДНК M. xanthus , S. aurantiaca , [ 24 ] и другие бактерии обнаруживают консервативные и гипервариабельные домены, напоминающие консервативные и гипервариабельные последовательности, обнаруженные в молекулах аллорецепции . [ 25 ]
Другим способом межклеточной передачи сигналов может быть обмен везикулами внешней мембраны (OMV). Эти везикулы образуются на внешней мембране миксобактериальных клеток и в больших количествах обнаруживаются в бактериальных биопленках. OMV, по-видимому, играют разнообразные роли в роении, хищничестве и развитии миксобактерий. [ 26 ]
Естественные вторичные метаболиты
[ редактировать ]Натуральные продукты были источником большинства активных ингредиентов в медицине и продолжают оставаться важным источником, несмотря на появление автоматизированных высокопроизводительных методов скрининга для обнаружения лекарств в синтетических соединениях. [ 27 ]
Исторически актиномицеты и грибы были основным источником микробных вторичных метаболитов, которые считались полезными в качестве отправной точки для разработки новых лекарств, но в последние несколько десятилетий миксобактерии вышли на передний план исследований лекарств. Фармацевтический интерес к этим организмам обусловлен тем, что они производят широкий спектр структурно уникальных метаболитов с интересной биологической активностью. [ 28 ] Эпотилоны, полученные из миксобактерии Sporangium cellulosum , представляют собой новый, недавно одобренный класс противораковых препаратов. Другие миксобактериальные соединения, представляющие потенциальный фармацевтический интерес, включают дизоразол, тубулизин, ризоподин, хондрамид, аурафуроны, тусколид, тускурон и давенол, чивосазол, сорафен, миксохелин и лейпиррины. [ 28 ]
S. aurantiaca является источником нескольких из этих биологически активных соединений, включая миксотиазол, ингибитор цепи переноса электронов , [ 29 ] давенол, метаболит полиена, [ 30 ] стигмателлин, противогрибковое средство, [ 12 ] противогрибковые препараты аурафурон А и В, [ 13 ] и железосидерофоры миксохелин А и В. [ 31 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Скерман, ВБД; Макгоуэн, В.; Снит, PHA (1980). «Утвержденные списки названий бактерий» . Международный журнал систематической бактериологии . 30 : 225–420. дои : 10.1099/00207713-30-1-225 .
- ^ Такстер, Р. (1892). «О миксобактериях, новом отряде шизомицетов» . Ботанический вестник . 17 (12): 389–406. дои : 10.1086/326866 . JSTOR 2464109 .
- ^ Jump up to: а б с д и Райхенбах, Х.; Дворкин, М. (1969). «Исследования Stigmatella aurantiaca (Myxobacterales)» (PDF) . Дж. Генерал Микробиол . 58 (1): 3–14. дои : 10.1099/00221287-58-1-3 . Проверено 8 сентября 2013 г.
- ^ Шимкец, Л.; Вёзе, ЧР (1992). «Филогенетический анализ миксобактерий: основы их классификации» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 89 (20): 9459–9463. дои : 10.1073/pnas.89.20.9459 . ПМК 50151 . ПМИД 1384053 .
- ^ Спроер, Катрин; Райхенбах, Ганс; Стакебранд, Эрко (1999). «Соотношение морфологической и филогенетической классификации миксобактерий» (PDF) . Международный журнал систематической бактериологии . 49 (3): 1255–1262. дои : 10.1099/00207713-49-3-1255 . ПМИД 10425789 . Проверено 8 сентября 2013 г.
- ^ Берлеман, Джеймс Э.; Кирби, Джон Р. (сентябрь 2009 г.). «Расшифровка охотничьей стратегии бактериальной волчьей стаи» . ФЭМС Микробиол. Преподобный . 33 (5): 942–957. дои : 10.1111/j.1574-6976.2009.00185.x . ПМЦ 2774760 . ПМИД 19519767 .
- ^ Шапиро, Джеймс А. (июнь 1988 г.). «Бактерии как многоклеточные организмы» (PDF) . Научный американец . 258 (6): 82–89. doi : 10.1038/scientificamerican0688-82 . Проверено 8 сентября 2013 г.
- ^ Кисковски М.А., Цзян Ю, Альбер М.С. (2004). «Роль ручьев в образовании агрегатов миксобактерий». Физ Биол . 1 (3–4): 173–83. дои : 10.1088/1478-3967/1/3/005 . ПМИД 16204837 .
- ^ Созинова О, Цзян Ю, Кайзер Д, Альбер М (2005). «Трехмерная модель агрегации миксобактерий путем контактно-опосредованных взаимодействий» . Proc Natl Acad Sci США . 102 (32): 11308–12. дои : 10.1073/pnas.0504259102 . ПМЦ 1183571 . ПМИД 16061806 .
- ^ Райхенбах, Ганс; Фельц, Герберт; Дворкин, Мартин (1969). «Структурные изменения Stigmatella aurantiaca во время индукции миксоспор» (PDF) . Дж. Бактериол . 97 (2): 905–911. дои : 10.1128/jb.97.2.905-911.1969 . ПМК 249776 . ПМИД 5773035 . Проверено 8 сентября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Фельц, Герберт; Райхенбах, Ганс (1969). «Тонкая структура плодовых тел Stigmatella aurantiaca ( Myxobacterales )» (PDF) . Журнал бактериологии . 99 (3): 856–866. дои : 10.1128/jb.99.3.856-866.1969 . ПМК 250104 . ПМИД 5370282 . Проверено 8 сентября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Кунце, Б.; Кеммер, Т.; Хёфле, Г.; Райхенбах, Х. (1984). «Стигмателлин, новый антибиотик из Stigmatella aurantiaca (Myxobacterales). I. Продукция, физико-химические и биологические свойства» . Дж. Антибиот. (Токио) . 37 (5): 454–461. дои : 10.7164/антибиотики.37.454 . ПМИД 6429114 .
- ^ Jump up to: а б Кунце, Б.; Райхенбах, Х.; Мюллер, Р.; Хёфле, Г. (2005). «Аурафурон А и Б, новые биоактивные поликетиды из Stigmatella aurantiaca и Archangium gephyra (Myxobacteria)» . Журнал антибиотиков . 58 (4): 244–251. дои : 10.1038/ja.2005.28 . ПМИД 15981410 .
- ^ Ян, ЗК; Ван, Б.; Ли, Ю.З.; Гонг, X.; Чжан, штаб-квартира; Гао, Пи Джей (2003). «Морфология и филогенетическая классификация целлюлолитических миксобактерий». Систематическая и прикладная микробиология . 26 (1): 104–109. дои : 10.1078/072320203322337380 . ПМИД 12747417 .
- ^ Дворкин, Мартин (2007). «Длительные загадки о миксобактериях» (PDF) . Микроб . 2 (1): 18–23 . Проверено 11 сентября 2013 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Хантли, С.; Хаманн, Н.; Вегенер-Фельдбрюгге, С.; Тройнер-Ланге, А.; Кубе, М.; Рейнхардт, Р.; Клагес, С.; Мюллер, Р.; Роннинг, CM; Нирман, WC; Согаард-Андерсен, Л. (2010). «Сравнительный геномный анализ формирования плодовых тел миксококков» . Молекулярная биология и эволюция . 28 (2): 1083–1097. дои : 10.1093/molbev/msq292 . ПМИД 21037205 .
- ^ Jump up to: а б Силаковский, Б.; Поспих, А.; Нойманн, Б.; Шаирер, У. (1996). « Формирование плодовых тел Stigmatella aurantiaca зависит от гена fbfA, кодирующего полипептид, гомологичный хитинсинтазам» (PDF) . Дж. Бактериол . 178 (23): 6706–6713. дои : 10.1128/jb.178.23.6706-6713.1996 . ПМК 178565 . ПМИД 8955286 . Проверено 9 сентября 2013 г.
- ^ Силаковский, Барбара; Эрет, Хайди; Шаирер, Ганс Ульрих (1998). « fbfB , ген, кодирующий предполагаемую галактозооксидазу, участвует в формировании плодового тела Stigmatella aurantiaca » . Дж. Бактериол . 180 (5): 1241–1247. дои : 10.1128/JB.180.5.1241-1247.1998 . ПМК 107013 . ПМИД 9495764 .
- ^ Мюллер, С.; Шен, Х.; Хофманн, Д.; Шаирер, Ху; Кирби, младший (2006). «Интеграция в сайт прикрепления фага, attB, нарушает многоклеточную дифференцировку Stigmatella aurantiaca» . Журнал бактериологии . 188 (5): 1701–1709. дои : 10.1128/JB.188.5.1701-1709.2006 . ПМЦ 1426541 . ПМИД 16484181 .
- ^ Стивенс, К.; Хегеман, Грузия; Уайт, Д. (1982). «Феромон, продуцируемый миксобактерией Stigmatella aurantiaca» (PDF) . Дж. Бактериол . 149 (2): 739–747. дои : 10.1128/jb.149.2.739-747.1982 . ПМК 216567 . ПМИД 6276369 . Проверено 9 сентября 2013 г.
- ^ Плага, В.; Штамм, И.; Шаирер, Ху (1998). «Межклеточная передача сигналов у Stigmatella aurantiaca: очистка и характеристика стигмолона, миксобактериального феромона» . Труды Национальной академии наук . 95 (19): 11263–11267. дои : 10.1073/pnas.95.19.11263 . ПМК 21630 . ПМИД 9736724 .
- ^ Милошевич, Ана (2003). CsgA, предполагаемая сигнальная молекула Myxobacterium Stigmatella aurantiaca, участвующая в плодоношении: характеристика гена csgA и влияние инактивации csgA на развитие. доктор философии Диссертация (PDF) . Рупертус Карола, Гейдельбергский университет, Германия.
- ^ Ю, ЮТН; Юань, X.; Велисер, Дж.Дж. (2010). «Адаптивная эволюция мРНК, контролирующей развитие миксококка» . Наука . 328 (5981): 993. doi : 10.1126/science.1187200 . ПМК 3027070 . ПМИД 20489016 .
- ^ Дундейл, А.; Лэмпсон, Б.; Фуруичи, Т.; Иноуе, М.; Иноуе, С. (1987). «Структура мсДНК из myxococcus xanthus: свидетельства существования длинного самоотжигающегося предшественника РНК для ковалентно связанной разветвленной РНК». Клетка . 51 (6): 1105–1112. дои : 10.1016/0092-8674(87)90596-4 . ПМИД 2446773 . S2CID 21762469 .
- ^ Шерман, Луизиана; Чаттопадхьяй, С. (1993). «Молекулярные основы аллорепознания». Ежегодный обзор иммунологии . 11 : 385–402. дои : 10.1146/annurev.iy.11.040193.002125 . ПМИД 8476567 .
- ^ Уитворт, Делавэр (2011). Гибель миксобактериальных везикул на расстоянии? . Достижения прикладной микробиологии. Том. 75. стр. 1–31. дои : 10.1016/B978-0-12-387046-9.00001-3 . ISBN 9780123870469 . ПМИД 21807244 .
- ^ Харви, А. (2008). «Натуральные продукты в открытии лекарств». Открытие наркотиков сегодня . 13 (19–20): 894–901. дои : 10.1016/j.drudis.2008.07.004 . ПМИД 18691670 .
- ^ Jump up to: а б Боде, Х.Б.; Мюллер, Р. (2006). «Анализ вторичного метаболизма миксобактерий становится молекулярным» . Журнал промышленной микробиологии и биотехнологии . 33 (7): 577–588. дои : 10.1007/s10295-006-0082-7 . ПМИД 16491362 . S2CID 26415438 .
- ^ Силаковский, Б.; Шаирер, Ху; Эрет, Х.; Кунце, Б.; Вайниг, С.; Нордсик, Г.; Брандт, П.; Блёкер, Х.; Хёфле, Г.; Бейер, С.; Мюллер, Р. (1999). «Новые уроки комбинаторного биосинтеза из миксобактерий. КЛАСТЕР БИОСИНТЕТИЧЕСКИХ ГЕН МИКСОТИАЗОЛА Stigmatella aurantiaca DW4/3-1» . Журнал биологической химии . 274 (52): 37391–37399. дои : 10.1074/jbc.274.52.37391 . ПМИД 10601310 .
- ^ Сокер, Удо; Кунце, Бригитта; Райхенбах, Ганс; Хофле, Герхард (2003). «Давенол, новый полиеновый метаболит из Myxobacterium Stigmatella aurantiaca » (PDF) . З. Натурфорш . 58б (10): 1024–1026. дои : 10.1515/znb-2003-1015 . S2CID 102657249 .
- ^ Силаковский, Б.; Кунце, Б.; Нордсик, Г.; Блёкер, Х.; Хёфле, Г.; Мюллер, Р. (2000). «Регулон транспорта железа миксохелина миксобактерии Stigmatella aurantiaca Sg a15». Европейский журнал биохимии . 267 (21): 6476–6485. дои : 10.1046/j.1432-1327.2000.01740.x . ПМИД 11029592 .