Streptomyces

Streptomyces es el género más extenso de actinobacterias, un grupo de bacterias gram positivas de contenido GC generalmente alto.[1] Se encuentran predominantemente en suelos y en la vegetación descompuesta y la mayoría produce esporas (también denominadas conidios) en los extremos de las hifas aéreas. Se distinguen por el olor a «tierra húmeda» que desprenden, resultado de la producción de un metabolito volátil, la geosmina (S. coelicolor).

Streptomyces

Cultivo de un Streptomyces sp.
Taxonomía
Dominio: Bacteria
Filo: Actinobacteria
Orden: Streptomycetales
Suborden: Streptomycineae
Familia: Streptomycetaceae
Género: Streptomyces
Waksman & Henrici 1943
Especies

S. ambofaciens
S. achromogenes
S. avermitilis
S. cinnamonensis
S. coelicolor
S. clavuligerus
S. felleus
S. ferralitis
S. filamentosus
S. fradiae
S. griseus
S. hygroscopicus
S. iysosuperficus
S. kanamyceticus
S. lividans
S. nodosus
S. noursei
S. scabies
S. somaliensis
S. thermoviolaceus
S. toxytricini
S. venezuelae
S. tsukubaensis
S. violaceoruber
y unas 500 especies adicionales.

Las especies del género Streptomyces se caracterizan por poseer un metabolismo secundario (rutas metabólicas no requeridas para la supervivencia) complejo.[1] Producen numerosos antibióticos de uso clínico de origen natural, como estreptomicina, ácido clavulánico, neomicina, cloranfenicol, fosfomicina, etc. Las Streptomyces raramente son patógenas, aunque pueden producir infecciones en humanos, tales como micetoma por S. somaliensis y S. sudanensis. En las plantas, S. caviscabies y S. scabies ocasionan costras. También a partir de ellos, concretamente de S. avermetilis, se sintetizó toda una familia de insecticidas, las avermectinas.

Se ha identificado la presencia de especies del género en mamíferos: Streptomyces puniseus en el fluido amniótico del ser humano y Streptomyces scabies, Streptomyces avertimilis y Streptomyces dawanesis en la microbiota intestinal del tigre de Amur (Panthera tigris tigris).[2][3][4]

Taxonomía

Streptomyces es un género de la familia Streptomycetaceae[5] y actualmente cubre cerca de 576 especies, y el número aumenta cada año.[6] Las cepas acidófilas y tolerantes a los ácidos que inicialmente se clasificaron en este género se trasladaron a Kitasatospora (1997)[7] y Streptacidiphilus (2003).[8] La nomenclatura de las especies generalmente se basa en su color de hifas y esporas.

Morfología

El género Streptomyces incluye bacterias aerobias, grampositivas, filamentosas que producen hifas vegetativas bien desarrolladas (entre 0.5-2.0 µm de diámetro) con ramas. Forman un complejo micelio de sustrato que ayuda a eliminar compuestos orgánicos de sus sustratos.[9] Aunque los micelios y las hifas aéreas que surgen de ellos son amotiles, la movilidad se logra mediante la dispersión de esporas.[9] Las superficies de esporas pueden ser peludas, rugosas, lisas, espinosas o verrugosas.[10] En algunas especies, las hifas aéreas consisten en filamentos largos y rectos, que tienen 50 o más esporas a intervalos más o menos regulares, dispuestos en verticilos (verticilos). Cada rama de un verticilo produce, en su ápice, una umbela, que lleva de dos a varias cadenas de esporas esféricas a elipsoidales, lisas o rugosas.[9] Algunas cepas forman cadenas cortas de esporas en las hifas del sustrato. Las estructuras similares a esclerocios, picnidios, esporangios y sinnemata son producidas por algunas cepas.

Genómica

El genoma completo de S. coelicolor A3(2) fue publicado en 2002.[11] En esa fecha era el genoma bacteriano más grande conocido. La secuencia genómica de S. avermitilis fue completada en 2003.[12] Este fue el primer genoma secuenciado de un microorganismo de uso industrial. Ambos genomas tienen un único cromosoma lineal, en contraste con la mayoría del resto de las bacterias que contienen cromosomas circulares. La secuencia genómica de S. scabies, una especie que causa costras en la patata, ha sido completada recientemente.

Biotecnología

En los últimos años, Streptomyces spp. ha sido objeto de investigaciones en biotecnología para la producción de proteínas recombinantes humanas. Tradicionalmente, Escherichia coli era la especie de elección para albergar genes eucariotas, puesto que es una bacteria bien conocida y fácil de trabajar.[13][14] Sin embargo, E. coli introduce algunos problemas, tales como una glucosilación incorrecta (o una ausencia de la misma) y un plegamiento proteínico incorrecto, lo que causa insolubilidad y pérdida de bioactividad del producto.[15] Streptomyces spp., por otro lado, tiene la habilidad de secretar proteínas recombinantes correctamente plegadas en el medio de producción, lo que simplifica los pasos subsecuentes de purificación. Estas características, entre otras, hacen de Streptomyces spp. una alternativa más atractiva que otras bacterias, como E. coli y Bacillus subtilis.

Medicina

Streptomyces es el género que produce el mayor número de antibióticos,[16] tanto bactericidas como fungicidas, y también un amplio rango de compuestos bioactivos como inmunosupresores. Casi todos los compuestos bioactivos producidos por Streptomyces se inician durante el tiempo que coincide con la formación de hifas aéreas a partir del micelio del sustrato.[9]

Referencias
  1. Madigan M; Martinko J (editors). (2005). Brock Biology of Microorganisms (11th ed. edición). Prentice Hall. ISBN 0-13-144329-1.
  2. Collado, Maria Carmen; Rautava, Samuli; Aakko, Juhani; Isolauri, Erika; Salminen, Seppo (2016-03). «Human gut colonisation may be initiated in utero by distinct microbial communities in the placenta and amniotic fluid». Scientific Reports (en inglés) 6 (1): 23129. ISSN 2045-2322. PMC 4802384. PMID 27001291. doi:10.1038/srep23129. Consultado el 16 de agosto de 2020.
  3. He, Fengping; Liu, Dan; Zhai, Jiancheng; Zhang, Le; Ma, Yue; Xu, Yanchun; Rong, Ke; Ma, Jianzhang (2018-09). «Metagenomic analysis revealed the effects of goat milk feeding and breast feeding on the gut microbiome of Amur tiger cubs». Biochemical and Biophysical Research Communications (en inglés) 503 (4): 2590-2596. doi:10.1016/j.bbrc.2018.07.020. Consultado el 16 de agosto de 2020.
  4. Herbrík, Andrej; Corretto, Erika; Chroňáková, Alica; Langhansová, Helena; Petrásková, Petra; Hrdý, Jiří; Čihák, Matouš; Krištůfek, Václav et al. (17 de enero de 2020). «A Human Lung-Associated Streptomyces sp. TR1341 Produces Various Secondary Metabolites Responsible for Virulence, Cytotoxicity and Modulation of Immune Response». Frontiers in Microbiology 10: 3028. ISSN 1664-302X. PMC 6978741. PMID 32010093. doi:10.3389/fmicb.2019.03028. Consultado el 16 de agosto de 2020.
  5. Anderson, A. S.; Wellington, E. (1 de mayo de 2001). «The taxonomy of Streptomyces and related genera». INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY (en inglés) 51 (3): 797-814. ISSN 1466-5026. doi:10.1099/00207713-51-3-797. Consultado el 24 de octubre de 2019.
  6. Labeda, D. P. (1 de octubre de 2011). «Multilocus sequence analysis of phytopathogenic species of the genus Streptomyces». INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY (en inglés) 61 (10): 2525-2531. ISSN 1466-5026. doi:10.1099/ijs.0.028514-0. Consultado el 24 de octubre de 2019.
  7. Zhang, Z.; Wang, Y.; Ruan, J. (1 de octubre de 1997). «A Proposal To Revive the Genus Kitasatospora (Omura, Takahashi, Iwai, and Tanaka 1982)». International Journal of Systematic Bacteriology (en inglés) 47 (4): 1048-1054. ISSN 0020-7713. doi:10.1099/00207713-47-4-1048. Consultado el 24 de octubre de 2019.
  8. Kim, Seung Bum; Lonsdale, J; Seong, CN; Goodfellow, M (2003). "Streptacidiphilus gen. Nov., acidophilic actinomycetes with wall chemotype I and emendation of the family Streptomycetaceae (Waksman and Henrici (1943)AL) emend. Rainey et al. 1997". Antonie van Leeuwenhoek. 83 (2): 107–16. doi:10.1023/A:1023397724023. PMID 12785304.
  9. Chater, Keith (1984). "Morphological and physiological differentiation inStreptomyces". In Losick, Richard (ed.). Microbial development. pp. 89–115. doi:10.1101/087969172.16.89 (inactive 2019-08-20). ISBN 978-0-87969-172-1. Retrieved 2012-01-19.
  10. Dietz, Alma; Mathews, John (1971-03). «Classification of Streptomyces Spore Surfaces into Five Groups». Applied Microbiology 21 (3): 527-533. ISSN 0003-6919. PMC 377216. PMID 4928607. Consultado el 24 de octubre de 2019.
  11. Bentley SD, et al. (2002). «Complete genome sequence of the model actinomycete Streptomyces coelicolor A3(2).». Nature 417: 141-147. PMID 12000953.
  12. Ikeda H; Ishikawa J; Hanamoto A; Shinose M; Kikuchi H; Shiba T; Sakaki Y; Hattori M; Omura S (2003). «Complete genome sequence and comparative analysis of the industrial microorganism Streptomyces avermitilis.». Nat. Biotechnol. 21: 526-531. PMID 12692562.
  13. Brawner M, Poste G, Rosenberg M, Westpheling J (1991). «Streptomyces: a host for heterologous gene expression». Curr Opin Biotechnol 2 (5): 674-81. PMID 1367716.
  14. Payne G, DelaCruz N, Coppella S (1990). «Improved production of heterologous protein from Streptomyces lividans». Appl Microbiol Biotechnol 33 (4): 395-400. PMID 1369282.
  15. Binnie C, Cossar J, Stewart D (1997). «Heterologous biopharmaceutical protein expression in Streptomyces». Trends Biotechnol 15 (8): 315-20. PMID 9263479.
  16. Millind G. Watve. Rashmi Tickoo. Maithili M. Jog Bhalachandra D. Bhole (septiembre de 2001). «How many antibiotics are produced by the genus Streptomyces». Arch microbiol (en inglés) 176 (5): 386-390. PMID 11702082.
  17. Garrod, L.P., et al.: "Antibiotic and Chemotherapy", page 131. Churchill Livingstone, 1981.
  18. Medium optimization for the production of avermectin B1a by Streptomyces avermitilis 14-12A using response surface methodology"; Bioresource Technoogy 100: 4012-4016.
  19. Ikeda, H; H. Kotaki & S. Omura 1989 "Genetic studies of avermectin biosynthesis in Streptomyces avermitilis"; Journal of Bactriology 169(12): 5615–5621.

Lecturas adicionales
  • Baumberg S (1991). Genetics and Product Formation in Streptomyces. Kluwer Academic. ISBN 978-0-306-43885-1.
  • Gunsalus IC (1986). Bacteria: Antibiotic-producing Streptomyces. Academic Press. ISBN 978-0-12-307209-2.
  • Hopwood DA (2007). Streptomyces in Nature and Medicine: The Antibiotic Makers. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-515066-7.

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