Corynebacterium

Они широко распространены в природе в микробиоте животных (включая человеческую микробиоту ) и в основном безвредны, чаще всего встречаются в комменсальные отношения со своими хозяевами. Некоторые из них полезны в промышленных условиях, например C. glutamicum. Другие могут вызывать заболевания человека, в том числе, в первую очередь, дифтерию, которая вызывается C. дифтерии. Как и в случае с различными видами микробиоты (включая их родственников из родов Arcanobacterium и Trueperella), они обычно не патогены, но иногда могут оппортунистически извлекать выгоду из атипичного доступа в ткани (через раны ) или ослабленная защита хозяина.

• 1 Таксономия
• 2 Геномика
• 3 Характеристики
  • 3.1 Клеточная стенка
  • 3.2 Культура
• 4 Среда обитания
• 5 Роль в заболевании
• 6 Промышленное использование
• 7 Виды
  • 7.1 Нелипофильные
  • 7.2 Липофильные
  • 7.3 Новые коринебактерии, не содержащие миколиновые кислоты
• 8 Ссылки
• 9 Дополнительная литература

Род Corynebacterium был создан Lehmann и Neumann в 1896 году как таксономическая группа, содержащая бактериальные палочки, вызывающие дифтерия. Род был определен на основании морфологических признаков. Основываясь на исследованиях 16S- рРНК, они были сгруппированы в подразделение грамположительных эубактерий с высоким содержанием G :C, с близким филогенетическим родством с Arthrobacter, Mycobacterium, Nocardia и Streptomyces.

Термин происходит от греческого κορύνη, korýnē 'club, булава, посох, узловатый бутон растения или стрелять »и βακτήριον, baktḗrion« ​​стержень ». Термин «дифтероиды» используется для обозначения коринебактерий, которые не являются патогенными ; например, C. diphtheriae будет исключен. Термин дифтероид происходит от греческого διφθέρα, diphthérā «подготовленная шкура, кожа».

Сравнительный анализ геномов коринебактерий привел к идентификации нескольких сохраненных индексов сигнатур которые уникальны для этого рода. Двумя примерами этих консервативных сигнатурных инделей являются вставка из двух аминокислот в консервативной области фермента дифосфата фосфорибозы: декапренилфосфатфосфорибозилтрансфераза и вставка из трех аминокислот в ацетаткиназа, обе из которых встречаются только у видов Corynebacterium. Обе эти индели служат молекулярными маркерами для видов рода Corynebacterium. Кроме того, были идентифицированы 16 консервативных сигнатурных белков, которые уникально обнаружены у видов Corynebacterium. Три консервативных сигнатурных белка имеют гомологи, обнаруженные в роду Dietzia, который, как полагают, является ближайшим родственным родом к Corynebacterium. В филогенетических деревьях, основанных на конкатенированных белковых последовательностях или 16S рРНК, род Corynebacterium образует отдельную кладу, внутри которой находится отдельный субклад, кластер I. Кластер состоит из видов C. diptheriae, C. pseudotuberculosis, C. ulcerans, C. aurimucosum, C. glutamicum и C.efficiens. Этот кластер отличается несколькими консервативными сигнатурами, такими как вставка из двух аминокислот в LepA и вставка из семи или восьми аминокислот в RpoC. Кроме того, 21 консервативный сигнатурный белок обнаружен только в членах кластера I. Был предложен еще один кластер, состоящий из C. jeikeium и C. urealyticum, что подтверждается наличием 19 различных консервативных сигнатурных белков, уникальных для этих двух видов.. Коринебатерии имеют высокое содержание G + C в диапазоне от 46 до 74 мол.%.

Основные особенности рода Corynebacterium были описаны Коллинзом и Камминзом в 1986 г. Это грамположительные, каталазо -положительные, не спорообразующие, не- подвижные, палочковидные бактерии, прямые или слегка изогнутые. Метахроматические гранулы обычно присутствуют, представляя сохраненные фосфатные области. Их размер составляет от 2 до 6 мкм в длину и 0,5 мкм в диаметре. Бактерии группируются характерным образом, который был описан как «V», «палисады» или «китайские иероглифы». Они также могут иметь форму эллипса. Это аэробные или факультативно анаэробные, хемоорганотрофы. Они плеоморфны в течение своих жизненных циклов, имеют разную длину и часто имеют утолщения на обоих концах, в зависимости от окружающих условий.

Клеточная стенка

клеточная стенка отличается преобладанием мезо диаминопимелиновой кислоты в стенке муреина и множеством повторов арабиногалактана, а также коринемиколовая кислота (миколиновая кислота с 22-26 атомами углерода ), связанная дисахаридными связями, называемыми L-Rhap- (1 → 4) -D-GlcNAc-фосфат. Они образуют комплекс, обычно наблюдаемый у видов Corynebacterium: миколил-AG-пептидогликан (mAGP).

Культура

Коринебактерии медленно растут даже на обогащенной среде. Что касается пищевых потребностей, всем для роста нужен биотин. Некоторым штаммам также необходимы тиамин и ПАБК. Некоторые виды Corynebacterium с секвенированными геномами имеют от 2,5 до 3,0 миллионов пар оснований. Бактерии растут в среде Лёффлера, кровяном агаре и соевом агаре с триптиказой (TSA). Они образуют небольшие сероватые колонии зернистого вида, в основном полупрозрачные, но с непрозрачными центрами, выпуклые, с непрерывными границами. Цвет обычно желтовато-белый в среде Лёффлера. В TSA они могут образовывать серые колонии с черными центрами и зубчатыми краями, которые похожи на цветы (C. gravis), или непрерывные границы (C. mitis), или смесь двух форм (C. intermedium).

Виды Corynebacterium обычно встречаются в природе в почве, воде, растениях и пищевых продуктах. Недифтейроидные виды Corynebacterium можно найти даже в слизистой оболочке и нормальной кожной флоре людей и животных. Необычные среды обитания, такие как хищная железа у птиц, недавно были зарегистрированы для Corynebacterium uropygiale. Некоторые виды известны своим патогенным действием на людей и других животных. Возможно, наиболее примечательным из них является C. diphtheriae, который приобретает способность вырабатывать дифтерийный токсин только после взаимодействия с бактериофагом. Другие патогенные виды у людей включают: C. amycolatum, C. striatum, C. jeikeium, C. urealyticum и C. ксероз ; все они важны как патогены у пациентов с ослабленным иммунитетом. Патогенные виды у других животных включают C. bovis и C. переименовать. Было обнаружено, что этот род является частью микробиома слюны человека .

Наиболее заметной инфекцией человека является дифтерия, вызываемая C. diphtheriae. Это острая и заразная инфекция, характеризующаяся псевдомембранами мертвых эпителиальных клеток, лейкоцитов, красных кровяных телец и фибрин, которые образуются вокруг миндалин и задней стенки глотки. В развитых странах это редкое заболевание, которое чаще встречается у не вакцинированных лиц, особенно у детей школьного возраста, пожилых, нейтропенических или с ослабленным иммунитетом. пациенты и пациенты с протезами, такими как протезы клапанов сердца, шунты или катетеры. Это чаще встречается в развивающихся странах. Иногда может инфицировать раны, вульву, конъюнктиву и среднее ухо. Может распространяться внутри больницы. Вирулентные и токсигенные штаммы являются лизогенными и продуцируют экзотоксин, образованный двумя полипептидными цепями, который сам продуцируется при трансформации бактерии геном из β профага.

Некоторые виды вызывают заболевания у животных, в первую очередь C. pseudotuberculosis, вызывающий заболевание казеозный лимфаденит, а некоторые также патогенны для человека. Некоторые атакуют здоровые хосты, в то время как другие, как правило, атакуют ослабленный иммунитет. Последствия инфекции включают гранулематоз лимфаденопатию, пневмонит, фарингит, кожные инфекции и эндокардит. Коринебактериальный эндокардит чаще всего встречается у пациентов с внутрисосудистыми устройствами. Некоторые виды Corynebacterium могут вызывать подмышечный трихомикоз. C. striatum может вызывать запах из подмышек. C. minutissimum вызывает эритразму.

Непатогенные виды Corynebacterium используются для очень важных промышленных применений, таких как производство аминокислот, нуклеотидов и другие факторы питания (Martín, 1989); биоконверсия стероидов ; разложение углеводородов ; старение сыра ; и производство ферментов. Некоторые виды продуцируют метаболиты, подобные антибиотикам : бактериоцины типа коринецин-линоцин, противоопухолевые агенты и т. Д. Один из наиболее изученных видов - C. glutamicum, название которой связано с его способностью производить глутаминовую кислоту в аэробных условиях. Он используется в пищевой промышленности, так как глутамат натрия при производстве соевого соуса и йогурта.

. В массовом производстве различных аминокислот используются виды Corynebacterium. в том числе глутаминовая кислота, пищевая добавка, объем производства которой составляет 1,5 миллиона тонн в год. Метаболические пути Corynebacterium были подвергнуты дальнейшим манипуляциям для производства лизина и треонина.

Производство L-лизина специфично для C. glutamicum, в котором основные метаболические ферменты манипулируют с помощью генной инженерии для управления метаболическим потоком. в направлении продукции НАДФН пентозофосфатным путем и L-4-аспартилфосфата, стадии детерминации к синтезу L-лизина, lysC, dapA, dapC и dapF. Эти ферменты активируются в промышленности с помощью генной инженерии, чтобы обеспечить производство адекватных количеств предшественников лизина для увеличения метаболического потока. Нежелательные побочные реакции, такие как образование треонина и аспарагина, могут происходить, если происходит накопление промежуточных продуктов, поэтому ученые разработали мутантные штаммы C. glutamicum с помощью инженерии ПЦР и химических нокаутов, чтобы гарантировать ограниченное производство ферментов побочных реакций. Многие генетические манипуляции, проводимые в промышленности, осуществляются с помощью традиционных перекрестных методов или ингибирования активаторов транскрипции.

Экспрессия функционально активного человеческого эпидермального фактора роста была вызвана в C. glutamicum, что демонстрирует потенциал для промышленного производства белков человека. Экспрессированные белки могут быть нацелены на секрецию посредством общего секреторного пути или двойного пути транслокации аргинина.

В отличие от грамотрицательных бактерий, грамположительные виды Corynebacterium не имеют липополисахаридов которые действуют как антигенные эндотоксины у человека.

• Corynebacterium efficiens

Большинство видов коринебактерий не липофильны.

Нелипофильны

Нелипофильные бактерии могут быть классифицированы как ферментативные и неферментативные:

• Ферментативные коринебактерии
  • Corynebacterium diphtheriae группа
  • Corynebacterium xerosis и Corynebacterium striatum
  • Corynebacterium minutissimum
  • Corynebacterium amycolatum
  • Corynebacterium matruchotii
  • Corynebacterium glutamicum
  • Corynebacterium sp.
• неферментативные коринебактерии
  • subsp. afermentans

Липофильная

• Corynebacterium uropygiale
• Corynebacterium jeikeium
• Corynebacterium urealyticum
• subsp. lipophilum
• Corynebacterium macginleyi
• группы F-1 и G
• Corynebacterium bovis

Новые коринебактерии, не содержащие миколиновые кислоты

Wikispecies содержит информацию, относящуюся к Corynebacterium

• Бурковски, Андреас, изд. (2008). Коринебактерии: геномика и молекулярная биология. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-30-1.
• Райан К.Дж.; Рэй CG (редакторы) (2004). Шеррис Медицинская микробиология (4-е изд.). Макгроу Хилл. ISBN 978-0-8385-8529-0. CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка ) CS1 maint: дополнительный текст: авторы list (ссылка )
• База данных коринебактериальных факторов транскрипции и регуляторных сетей
• Роллинз, Дэвид М. Университет Мэриленда: Патогенная микробиология: Corynebacterium [1]
• Хамис, А.; Рауль, Д..; Scola, B. La (2004). «Секвенирование гена rpoB для идентификации видов Corynebacterium». Journal of Clinical Microbiology. 42 (9): 3925–3931. doi : 10.1128 / jcm.42.9.3925-3931.2004. PMC 516356. PMID 15364970.
• Poetsch, A.; Haußmann, U.; Burkovski, A. (2011). «Протеомика коринебактерий: от рабочих лошадок биотехнологии до патогенов». Proteomics. 2011 (11): 3244–3255. doi : 10.1002 / pmic.201000786. PMID 21674800. S2CID 44274690.
• Голденбергер, Д..; et al. (2014). «Расширенная характеристика Corynebacterium pyruviciproducens на основе клиники al штаммы из Канады и Швейцарии ". Журнал клинической микробиологии. 52 (9): 3180–3183. doi : 10.1128 / jcm.00792-14. PMC 4313134. PMID 24951802.
• Hacker, E.; и другие. (2015). «Колонизация линий эпителиальных клеток человека Corynebacterium ulcerans из источников человека и животных». Микробиология (Великобритания). 161 (8): 1582–1591. doi : 10.1099 / mic.0.000121. PMID 26066797.
• Бернард, К.А.; Munro, C.; Wiebe, D.; Онгсансо, Э. (2002). «Характеристики редких или недавно описанных видов Corynebacterium, извлеченных из клинического материала человека в Канаде». Журнал клинической микробиологии. 40 (11): 4375–4381. doi : 10.1128 / jcm.40.11.4375-4381.2002. PMC 139690. PMID 12409436.
• Bittel, M.; Gastiger, S.; Amin, B.; Hofmann, J.; Бурковский, А. (2018). «Поверхностный и внеклеточный протеом возникающего патогена Corynebacterium ulcerans». Протеомы. 6 (2): 18. doi : 10.3390 / proteomes6020018. PMC 6027474. PMID 29673200.
• Ventura, M.; и другие. (2007). «Геномика актинобактерий: прослеживание эволюционной истории древнего типа». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии. 71 (3): 495–548. doi : 10.1128 / mmbr.00005-07. PMC 2168647. PMID 17804669.
• Hansmeier, N.; Chao, T. C.; Калиновский, Дж.; Pühler, A.; Тауч, А. (2006). «Картирование и комплексный анализ внеклеточного протеома и протеома клеточной поверхности человеческого патогена Corynebacterium diphtheriae». Протеомика. 2006 (6): 2465–2476. doi : 10.1002 / pmic.200500360. PMID 16544277. S2CID 22745961.
• Riegel, P.; Ruimy, R.; Christen, R.; Монтейл, Х. (1996). «Видовая принадлежность и антимикробная чувствительность коринебактерий, выделенных из различных клинических источников». Европейский журнал клинической микробиологии и инфекционных заболеваний. 15 (8): 657–662. doi : 10.1007 / bf01691153. PMID 8894575. S2CID 9243014.
• Ригель, П; Ruimy, R; Кристен, Р. Монтейл, H (1996). «Видовая принадлежность и чувствительность к антимикробным препаратам коринебактерий, выделенных из различных клинических источников». Европейский журнал клинической микробиологии и инфекционных заболеваний. 15 (8): 657–62. doi : 10.1007 / bf01691153. PMID 8894575. S2CID 9243014. ProQuest 78481820.
• Carfora, V.; и другие. (2018). «Нетоксигенные последовательности типов 325 и 339 Corynebacterium ulcerans, выделенные от двух собак с язвенными поражениями в Италии. [Интернет]». Журнал ветеринарных диагностических исследований. 30 (3): 447–450. doi : 10.1177 / 1040638718764786. PMC 6505817. PMID 29528813.
• Nishio, Y.; и другие. (2007). «Эволюционный процесс биосинтеза аминокислот у Corynebacterium на уровне всего генома. [Интернет]». Молекулярная биология и эволюция. 21 (9): 1683–1691. doi : 10.1093 / molbev / msh175. PMID 15163767.

Обратная связь: support@alphapedia.ru

Соглашение

О проекте