Pseudomonas -Pseudomonas
Pseudomonas este un gen de bacterii Gram-negative , Gammaproteobacteria , aparținând familiei Pseudomonadaceae șiconține 191specii descrisemod valid. Membrii genului demonstrează o marediversitate metabolică și, prin urmare, sunt capabili să colonizeze o gamă largă de nișe. Ușurința lor de cultură in vitro și disponibilitatea unui număr din ce în ce mai mare desecvențe ale genomului tulpinii Pseudomonas au făcut din gen un focus excelent pentru cercetarea științifică; cele mai bine studiate specii includ P. aeruginosa în rolul său de agent patogen uman oportunist, agentul patogen al plantelor P. syringae , bacteria solului P. putida și P. fluorescens , P. lini , P. migulae și promotorul creșterii plantelor . P. graminis .
Datorită apariției lor pe scară largă în semințe de apă și plante, cum ar fi dicoturi , pseudomonadele au fost observate la începutul istoriei microbiologiei . Denumirea generică Pseudomonas creată pentru aceste organisme a fost definită în termeni destul de vagi de Walter Migula în 1894 și 1900 ca un gen de bacterii Gram-negative, în formă de tijă și polar- flagelate cu unele specii sporulante. Ultima afirmație s-a dovedit ulterior incorectă și s-a datorat granulelor refractive din materiale de rezervă. În ciuda descrierii vagi, specia tip, Pseudomonas pyocyanea (bazonimul Pseudomonas aeruginosa ), s-a dovedit cel mai bun descriptor.
Istoricul clasificării
La fel ca majoritatea genurilor bacteriene, pseudomonadul ultim strămoș comun a trăit acum sute de milioane de ani. Au fost inițial clasificate la sfârșitul secolului al XIX-lea când au fost identificate pentru prima dată de Walter Migula . Etimologia numelui nu a fost specificată la vremea respectivă și a apărut pentru prima dată în ediția a șaptea a Manualului de bacteriologie sistematică al lui Bergey (autoritatea principală în nomenclatura bacteriană) ca pseude grecești (ψευδής) „false” și -monas (μονάς / μονάδος) ” o singură unitate ", care poate însemna o unitate falsă; cu toate acestea, Migula l-a intenționat probabil ca Monas fals , un protist nanoflagelat (ulterior, termenul „monadă” a fost folosit în istoria timpurie a microbiologiei pentru a desemna organisme unicelulare). În curând, alte specii care se potriveau cu descrierea originală oarecum vagă a lui Migula au fost izolate de multe nișe naturale și, la vremea respectivă, multe au fost atribuite genului . Cu toate acestea, multe tulpini au fost reclasificate de atunci, pe baza metodologiei mai recente și a utilizării abordărilor care implică studii de macromolecule conservatoare.
Recent, analiza secvenței ARNs 16S a redefinit taxonomia multor specii bacteriene. Ca rezultat, genul Pseudomonas include tulpini clasificate anterior în genurile Chryseomonas și Flavimonas . Alte tulpini clasificate anterior în genul Pseudomonas sunt acum clasificate în genurile Burkholderia și Ralstonia .
În 2020, o analiză filogenomică a 494 genomi Pseudomonas complet a identificat două specii bine definite ( P. aeruginosa și P. chlororaphis ) și patru grupuri filogenetice mai largi ( P. fluorescens, P. stutzeri, P. syringae, P. putida ) cu un număr suficient de proteomi disponibili. Cele patru grupuri evolutive mai largi includ mai multe specii, pe baza definiției speciilor de către nivelurile medii de identitate a nucleotidelor. În plus, analiza filogenomică a identificat mai multe tulpini care au fost greșit adnotate la specia greșită sau la grupul evolutiv. Această problemă de anotare greșită a fost raportată și de alte analize.
Genomică
În 2000, a fost determinată secvența completă a genomului unei specii de Pseudomonas ; mai recent, a fost determinată secvența altor tulpini, inclusiv tulpini P. aeruginosa PAO1 (2000), P. putida KT2440 (2002), P. protegens Pf-5 (2005), P. syringae pathovar tomate DC3000 (2003), P. syringae pathovar syringae B728a (2005), P. syringae pathovar phaseolica 1448A (2005), P. fluorescens Pf0-1 și P. entomophila L48.
Până în 2016, mai mult de 400 de tulpini de Pseudomonas fuseseră secvențiate. Secvențierea genomului a sute de tulpini a dezvăluit specii foarte divergente în cadrul genului. De fapt, mulți genomi ai Pseudomonas au doar 50-60% din genele lor, de exemplu P. aeruginosa și P. putida au doar 2971 proteine din 5350 (sau ~ 55%).
Până în 2020, peste 500 de genomi Pseudomonas complet erau disponibili în Genebank. O analiză filogenomică a utilizat 494 proteomi completi și a identificat 297 de ortologi de bază, împărțiți de toate tulpinile. Acest set de ortologi de bază la nivelul genului a fost îmbogățit pentru proteinele implicate în metabolism, traducere și transcriere și a fost utilizat pentru generarea unui arbore filogenomic al întregului gen, pentru a delimita relațiile dintre grupurile evolutive majore Pseudomonas . În plus, proteinele de bază specifice grupului au fost identificate pentru majoritatea grupurilor evolutive, ceea ce înseamnă că au fost prezente la toți membrii grupului specific, dar absente la alte pseudomonade . De exemplu, au fost identificate mai multe proteine de bază specifice P. aeruginosa, despre care se știe că joacă un rol important în patogenitatea acestei specii, cum ar fi CntL, CntM, PlcB, Acp1, MucE, SrfA, Tse1, Tsi2, Tse3 și EsrC .
Caracteristici
Membrii genului prezintă aceste caracteristici definitorii:
- În formă de tijă
- Gram negativ
- Flagellum una sau mai multe, oferind motilitate
- Aerobic
- Non-formarea sporilor
- Catalază-pozitivă
- Oxidază-pozitivă
Alte caracteristici care tind să fie asociate cu speciile de Pseudomonas (cu unele excepții) includ secreția de pioverdină , un siderofor fluorescent galben-verde în condiții de limitare a fierului. Anumite specii de Pseudomonas pot produce, de asemenea, tipuri suplimentare de siderofor, cum ar fi piocianina de la Pseudomonas aeruginosa și tioquinolobactina de la Pseudomonas fluorescens ,. De asemenea, speciile Pseudomonas dau un rezultat pozitiv testului oxidazei , absența formării gazelor din glucoză, glucoza este oxidată în testul de oxidare / fermentare folosind testul Hugh și Leifson O / F, beta hemolitic (pe agar de sânge ), indol negativ, metil negativ roșu , testul Voges – Proskauer negativ și citrat pozitiv.
Pseudomonas poate fi cel mai comun nucleator al cristalelor de gheață din nori, fiind astfel de o importanță extremă pentru formarea zăpezii și a ploii în întreaga lume.
Formarea biofilmului
Toate speciile și tulpinile de Pseudomonas au fost istoric clasificate ca aerobi stricți . Excepții de la această clasificare au fost descoperite recent în biofilmele Pseudomonas . Un număr semnificativ de celule pot produce exopolizaharide asociate cu formarea biofilmului. Secreția exopolizaharidelor precum alginatul face dificilă fagocitarea pseudomonadelor de globulele albe din mamifere . Producția de exopolizaharide contribuie, de asemenea, la biofilmele care colonizează suprafața, care sunt greu de îndepărtat de pe suprafețele de preparare a alimentelor. Creșterea pseudomonadelor asupra mâncărurilor stricate poate genera un miros „fructat”.
Rezistență la antibiotic
Cele mai multe Pseudomonas spp. sunt rezistenți în mod natural la penicilină și la majoritatea antibioticelor beta-lactamice asociate , dar un număr sunt sensibili la piperacilină , imipenem , ticarcilină sau ciprofloxacină . Aminoglicozidele precum tobramicina , gentamicina și amikacina sunt alte opțiuni pentru terapie.
Această capacitate de a prospera în condiții dure este rezultatul pereților lor celulari care conțin porine . Rezistența lor la majoritatea antibioticelor este atribuită pompelor de eflux , care pompează niște antibiotice înainte ca acestea să poată acționa.
Pseudomonas aeruginosa este din ce în ce mai recunoscută ca un agent patogen oportunist emergentcu relevanță clinică. Una dintre caracteristicile sale cele mai îngrijorătoare este susceptibilitatea redusă la antibiotice. Această susceptibilitate scăzută se poate atribui unei acțiuni concertate a pompelor de eflux multidrog cugene de rezistență la antibiotice codificate cromozomial(de exemplu, mexAB-oprM , mexXY etc.) și permeabilității reduse a anvelopelor celulare bacteriene. Pe lângă rezistența intrinsecă, P. aeruginosa dezvoltă cu ușurință rezistența dobândită fie prin mutație în gene codificate cromozomial, fie prin transferul orizontal de gene al factorilor determinanți ai rezistenței la antibiotice. Dezvoltarea rezistenței multidrog de cătreizolatele P. aeruginosa necesită mai multe evenimente genetice diferite care includ achiziționarea de mutații diferite și / sau transferul orizontal al genelor de rezistență la antibiotice. Hipermutarea favorizează selectarea rezistenței la antibiotice determinate de mutație întulpinile P. aeruginosa care produc infecții cronice, în timp ce gruparea mai multor gene diferite de rezistență la antibiotice în integroni favorizează achiziția concertată a factorilor determinanți ai rezistenței la antibiotice. Unele studii recente au arătat rezistența fenotipică asociatăformării biofilmului sau apariției variantelor de colonii mici, care pot fi importante în răspunsulpopulațiilorde P. aeruginosa latratamentul cu antibiotice .
Sensibilitate la galiu
Deși galiul nu are nicio funcție naturală în biologie, ionii de galiu interacționează cu procesele celulare într-un mod similar cu fierul (III). Când ionii de galiu sunt preluați în mod eronat în locul fierului (III) de bacterii precum Pseudomonas , ionii interferează cu respirația, iar bacteriile mor. Acest lucru se întâmplă deoarece fierul este redox-activ, permițând transferul de electroni în timpul respirației, în timp ce galiul este redox-inactiv.
Patogenitate
Agenți patogeni ai animalelor
Speciile infecțioase includ P. aeruginosa , P. oryzihabitans și P. plecoglossicida . P. aeruginosa înflorește în mediul spitalicesc și este o problemă deosebită în acest mediu, deoarece este a doua infecție cea mai frecventă la pacienții spitalizați ( infecții nosocomiale ). Această patogeneză se poate datora în parte proteinelor secretate de P. aeruginosa . Bacteria posedă o gamă largă de sisteme de secreție , care exportă numeroase proteine relevante pentru patogeneza tulpinilor clinice. În mod curios, mai multe gene implicate în patogeneza P.aeruginosa, cum ar fi CntL, CntM, PlcB, Acp1, MucE, SrfA, Tse1, Tsi2, Tse3 și EsrC sunt specifice grupului de bază, ceea ce înseamnă că sunt împărțite de marea majoritate de tulpini de P. aeruginosa , dar nu sunt prezente la alte pseudomonade .
Agenți patogeni ai plantelor
P. syringae este un agent patogen prolific al plantelor . Există ca peste 50 de patovari diferiți , dintre care mulți demonstrează un grad ridicat de specificitate a plantei gazdă. Numeroase alte specii de Pseudomonas pot acționa ca agenți patogeni ai plantelor, în special toți ceilalți membri ai subgrupului P. syringae , dar P. syringae este cel mai răspândit și cel mai bine studiat.
Deși nu este strict un agent patogen al plantei, P. tolaasii poate fi o problemă agricolă majoră, deoarece poate provoca pătarea bacteriană a ciupercilor cultivate . În mod similar, P. agarici poate provoca branhii picurătoare în ciupercile cultivate.
Se utilizează ca agenți de biocontrol
De la mijlocul anilor 1980, anumiți membri ai genului Pseudomonas au fost aplicați pe semințe de cereale sau aplicate direct pe soluri ca o modalitate de prevenire a creșterii sau stabilirii agenților patogeni ai culturilor. Această practică este denumită în mod generic biocontrol . Proprietățile de biocontrol ale tulpinilor P. fluorescens și P. protegens (CHA0 sau Pf-5 de exemplu) sunt în prezent cele mai bine înțelese, deși nu este clar cum se realizează proprietățile de promovare a creșterii plantelor ale P. fluorescens . Teoriile includ: bacteriile ar putea induce rezistență sistemică în planta gazdă, astfel încât să reziste mai bine atacului unui agent patogen adevărat; bacteriile ar putea întrece alți microbi (patogeni) ai solului, de exemplu, prin siderofori, oferind un avantaj competitiv la eliminarea fierului; bacteriile ar putea produce compuși antagonici cu alți microbi ai solului, cum ar fi antibiotice de tip fenazină sau cianură de hidrogen . Dovezile experimentale susțin toate aceste teorii.
Alte specii notabile de Pseudomonas cu proprietăți de biocontrol includ P. chlororaphis , care produce un agent activ antibiotic de tip fenazină împotriva anumitor agenți patogeni ai plantelor fungice și specia strâns înrudită P. aurantiaca , care produce di-2,4-diacetilfluoroglucilmetan, un compus activ antibiotic împotriva organismelor gram-pozitive .
Utilizați ca agenți de bioremediere
Unii membri ai genului sunt capabili să metabolizeze poluanții chimici din mediul înconjurător și, ca urmare, pot fi folosiți pentru bioremediere . Speciile notabile demonstrate că sunt adecvate pentru utilizare ca agenți de bioremediere includ:
- P. alcaligenes , care poate degrada hidrocarburile policiclice aromatice .
- P. mendocina , care este capabil să degradeze toluenul .
- P. pseudoalcaligenes , care este capabil să utilizeze cianura casursă de azot .
- P. resinovorans , care poate degrada carbazolul .
- P. veronii , despre care s-a demonstrat că degradează o varietate de compuși organici aromatici simpli.
- P. putida , care are capacitatea de a degrada solvenții organici precum toluenul . Cel puțin o tulpină a acestei bacterii este capabilă să transforme morfina într-o soluție apoasă într-un medicament mai puternic și oarecum scump pentru fabricarea hidromorfonei (Dilaudid).
- Tulpina KC a P. stutzeri , care este capabilă să degradeze tetraclorura de carbon .
Detectarea agenților de deteriorare a alimentelor în lapte
O modalitate de identificare și clasificare a mai multor organisme bacteriene dintr-o probă este utilizarea ribotipării. În ribotipare, lungimi diferite de ADN cromozomial sunt izolate din probe care conțin specii bacteriene și digerate în fragmente. Sunt vizualizate tipuri similare de fragmente din diferite organisme și lungimile lor comparate între ele prin Southern blot sau prin metoda mult mai rapidă de reacție în lanț a polimerazei (PCR) . Fragmentele pot fi apoi asortate cu secvențe găsite pe specii bacteriene. Ribotiparea se dovedește a fi o metodă de izolare a bacteriilor capabile de deteriorare. Aproximativ 51% dintre bacteriile Pseudomonas găsite în fabricile de prelucrare a laptelui sunt P. fluorescens , 69% dintre aceste izolate posedând proteaze, lipaze și lecitinaze care contribuie la degradarea componentelor laptelui și la deteriorarea ulterioară. Alte specii de Pseudomonas pot poseda oricare dintre proteaze, lipaze sau lecitinaze sau deloc. Activitate enzimatică similară este realizată de Pseudomonas cu același ribotip, fiecare ribotip prezentând diferite grade de deteriorare a laptelui și efecte asupra aromei. Numărul de bacterii afectează intensitatea deteriorării, speciile Pseudomonas non-enzimatice contribuind la distrugerea în număr mare.
Ruperea alimentelor este dăunătoare industriei alimentare datorită producției de compuși volatili din organisme care metabolizează diferiții nutrienți găsiți în produsul alimentar. Contaminarea are ca rezultat pericole pentru sănătate cauzate de producția de compuși toxici, precum și mirosuri și arome neplăcute. Tehnologia electronică a nasului permite măsurarea rapidă și continuă a deteriorării microbiene a alimentelor prin detectarea mirosurilor produse de acești compuși volatili. Tehnologia electronică a nasului poate fi astfel aplicată pentru a detecta urmele de deteriorare a laptelui Pseudomonas și a izola speciile responsabile de Pseudomonas . Senzorul de gaz constă dintr-o porțiune din nas formată din 14 senzori polimerici modificabili care pot detecta produse specifice de degradare a laptelui produse de microorganisme. Datele senzorilor sunt produse de modificările rezistenței electrice a celor 14 polimeri atunci când sunt în contact cu compusul său țintă, în timp ce patru parametri ai senzorului pot fi reglați pentru a specifica în continuare răspunsul. Răspunsurile pot fi apoi prelucrate în prealabil de o rețea neuronală care poate face diferența între microorganismele de deteriorare a laptelui, cum ar fi P. fluorescens și P. aureofaciens .
Specie clasificată anterior în gen
Recent, analiza secvenței ARNr 16S a redefinit taxonomia multor specii bacteriene clasificate anterior ca fiind din genul Pseudomonas . Speciile eliminate din Pseudomonas sunt enumerate mai jos; făcând clic pe o specie se va afișa noua sa clasificare. Termenul „pseudomonad” nu se aplică strict doar genului Pseudomonas și poate fi folosit pentru a include și membri anteriori, cum ar fi genurile Burkholderia și Ralstonia .
α proteobacterii: P. abikonensis , P. aminovorans , azotocolligans P. , P. carboxydohydrogena , P. carboxidovorans , P. compransoris , P. diminutd , P. echinoides , P. extorquens , P. lindneri , P. mesophilica , P. paucimobilis , P. radiora , P. rhodos , P. riboflavina , P. rosea , P. vesicularis .
β proteobacterii: P. acidovorans , P. alliicola , P. antimicrobica , P. avenae , P. butanovorae , P. caryophylli , P. cattleyae , P. cepacia , P. cocovenenans , P. delafieldii , P. facilis , P. flava , P. gladioli , P. glathei , P. glumae , P. graminis , P. huttiensis , P. indigofera , P. lanceolata , P. lemoignei , B. mallei , P. mephitica , P. mixta , P. palleronii , P . phenazinium , P. pickettii , P. plantarii , P. pseudoflava , B. pseudomallei , P. pyrrocinia , P. rubrilineans , P. rubrisubalbicans , P. saccharophila , P. solanacearum , P. spinosa , P. syzygii , P. taeniospiralis , P. terrigena , P. testosteroni .
Proteobacterii γ-β: P. beteli , P. boreopolis , P. cissicola , P. geniculata , P. hibiscicola , P. maltophilia , P. pictorum .
γ proteobacterii: P. beijerinckii , P. diminuta , P. doudoroffii , P. elongata , P. flectens , P. halodurans , P. halophila , P. iners , P. marina , P. nautica , P. nigrifaciens , P. pavonacea , P. piscicida , P. stanieri .
δ proteobacterii: P. formicans .
Bacteriofag
Există o serie de bacteriofagi care infectează Pseudomonas , de ex
- Fagul Pseudomonas Φ6
- Pseudomonas aeruginosa fag EL
- Fagul Pseudomonas aeruginosa ΦKMV
- Fagul Pseudomonas aeruginosa LKD16
- Fagul Pseudomonas aeruginosa LKA1
- Fagul Pseudomonas aeruginosa LUZ19
- Fagul Pseudomonas aeruginosa ΦKZ
- Pseudomonas putida fage gh-1
Vezi si
- Colecție de cultură pentru o listă de colecții de cultură