Aktinobakterier

Aktinobakterier  i rekke /divisjon Actinomycetota,  klasse Actinomycetia har en fundamental fuksjon i omsetning av organiske stoffer i jord, i interaksjon, konkurranse og næringsnett med andre grupper bakterier, men aktinobakterier lever også i ferskvann og saltvann. Aktinobakterier er Gram-positive med høyt innhold av GC (guanin-cytocin) i forhold til AT (adenin-thymin) i DNA, og har peptidoglykan i celleveggen. De er kjemoorganotrofe, aerobe og danner ofte greinete filamenter som ligner sopphyfer i mindre skala, og tidligere ble de kalt aktinomyceter.

 

Aktinobakterier blir brukt i legemiddelindustrien til å lage å lage mange typer antibiotika e.g.  kloramfenikol, tetrasyklin, erytromycin, klindamycin og vancomycin.   Aktinobakteriene er frittlevende eller kommensaler. De lever i jord og er saprofytter, og gir jord en karakteristisk lukt som bl.a. skyldes stoffet geosmin. Jordlukt (geosmin) kan også bli laget av noen blågrønnbakterier.  Aktinobakterier kan danne sporer i enden av filamentene. Hos arter som ikke kan lage sporer stopper veksten og filamentene omdannes til kokker eller baciller.  Aktinomycetene produserer en rekke stoffer som hemmer vekst av bakterier (antibiotika), og dette er en viktig egenskap i jorda som økosystem. Aktinobakterier som arter av  Streptomyces kan produsere antibiotika, mer enn 500 forskjellige, som f.eks. streptomycin, erythromycin, kloramfenikol og tetracyklin.

Frankia er en nitrogenfikserende aktinobakterie (biologisk nitrogenfiksering) som lever i symbiose med or (Alnus) eller pors (Myrica).  Corynebacterium diptheriae gir difteri.

Mykobakterier (Mycobacterium) har lipidrik vegg og Mycobacterium lepra gir lepra og Mycobacterium tuberculosis gir tuberkulose (kalt tæring i gamle dager, en meget fryktet fattigmanns lungesykdom).

Streptomyces og streptomycin

Den britiske bakteriologen Alexander Fleming ved St. Marys Hospital oppdaget i 1928 at i en i en Petriskål med agar og Streptococcus-bakterier døde bakteriene der det var en soppinfeksjon i bakterieskålene.  Det skulle vise seg soppen brukte stoffet penicillin som beskyttelse mot bakteriene. Ernst Chain og Howard Florey var av dem som fortsatte arbeidet med Penicillium og i 1941 dro de de til Amerika. Det ble startet masseproduksjon av penicillin som det ble stort behov for under andre verdenskrig Men det var ikke bare penselmugg (Penicillium) som kan lage antibiotika, det kan også aktinobakterier. Antibiotika fra aktinobaktrier blir på samme måte brukt i «krigføringen» mellom grupper av mikroorganismer, sopp, bakterier og bakteriofager.  

Biologen Ferdinand Cohn (1828-1898) var sannsynligvis den første til å beskrive aktinobakterier (aktinomyceter). Den amerikanske biokjemikeren Selman Waksman (1888-1973) oppdaget av streptomycin isolert fra aktinobakterien Streptomyces riseus var virksom  i behandling av tuberkulose og fikk for dette Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1952. Den amerikanske mikrobiologen Albert Israel Schatz (1920-2005) medvirket i oppdagelsen av streptomycin. Det samme gjorde den amerikanske biokjemikeren Elizabeth Bugie Gregory (1920-2001), men disse to siste ble i liten grad kreditert oppdagelsen av streptomycin, Waksman tok all æren selv. 

Sstreptomycin

Streptomyces som vokser i jordsmonn med med greinete sopplignende filamenter har en ca. 450 millioner lang evolusjonshistorie i spesialisering i å kunne utnytte rester av plantemateriale i konkurranse med andre bakterier og sopp. Aktinobakteriene utviklet strategirt for å bekjempe konkurrerende sopp siden alle Streptomyces kan skille ut enzymet kitinase som bryter ned kitin i  celleveggene i sopp. Aktinobakterier deltar i nedbrytning av dødt plantemateriale i kompleks konkurranse med andre bakterier, sopp og mikrofauna blant annet meitemark.  Aktinobakterier anvender et bredt spekter av antibiotika som hemmer veksten av konkurrerende bakterier.

Streptomyces er tilpasset å utnytte rester av dødt plantemateriale i kompost og jordsmonn. Streptomyces vokser med hyfelignende filamenter og formerer seg på sopplignende vis med filamentgreiner opp i lufta som produserer kjeder med spore. Ved å ha sporene opp i luften kan de bli spredd av leddyr (artropode)r som beiter på mikroorganismer på overflaten av plantemateriale. I den reproduktive fasen skiller Streptomyces ut antibiotika som beskytter kolonien med Streptomyces dem mot angrep fra bakterier    og sopp.

Antibiotika produsert i aktinobakterier

Kloloramfenikol ble isolert fra Streptomyces venezuelae, orden Streptomycetales. familie Streptomycetaceae. Kloramfenikol blokkerer proteinsyntesen ved å hemme enzymet peptidyl transferase og hindrerat  aminoacyl-tRNA til og blir bundet til A-setet på 50S ribosomer. Kloramfenikol blir anvendt annet mot øyebetennelse konjunktiva  brukt mot  tyfoidfeber forårsaket av Salmonella typhi og andre bakterieinfeksjoner.

Rrifampicin blir laget i Amycolatopsis rifamycinica orden Pseudonocardiales, familie Pseudonocardiaceae anvendt mot lepra og tuberkulose og flere andre bakkteriesykdommer Rifampicin hemmer enzymet DNA-avhengig RNA polymerase.Kloramfenikol og rafampicin  

Rapamycin (Sirolimus)  er et makrolid laget av aktinobakterieren Streptomyces hygroscopicus i og senker aktiviteten til immunsystemet . Rapapmycin hemmer en serin-threonin protein kinase kalt mammalsk target til rapamycin (mTOR) som hører med til fosfatidylinositol-3-kinaser og deltar i styring av flere metabolske prosesser

Stammer av Streptomyces hygroscopicus kan også lage det immunsystemsenkende stoffet ascomycin anvendt i behandling av autoimmunsykdommer, hudsykdommer og for å hindre avstøting av transplanterte organer. Ascomycin påvirker signalveier via cytokiner (interlukin) vved å hemme en  kalsiumavhengig (Ca2+) serin-threonin protein fosfatase (kalsineurin  protein fosfatase 2B).  Andre stoffer som blir laget i Streptomyces hygroscopicus er hygromycin B, nigericin, validamycin, og syklothiazomycin.

Vancomycin blir laget av aktinobakterien Amycolatopsis orientalis  orden Pseudonocardiales, familie Pseudonocardiaceae og virker ved å binde seg tl acyl-D-alanyl-D-alanin i celleveggen og hemme dannelse av celleceger hos Gram-positive bakterier . Celleveggen består av peptidoglykan satt sammen av proteiner og sukker og på samme måte som betalaktam antiobitika penicillin så blokker vanbomycin dannelse av cellevegg.

Moenomycin in laget  i Streptomyces ghanaensis og virker som antibiotikum ved å hhemme enzymet  peptidoglykan glykosyltransferase som deltar i forlengelsen av peptidoglykankjeden i celleveggen.  

Avermectin er en gruppe Streptomyces avermitilis og virker ved å blokkere overføring av signal mellom nerveceller og muskler ved å påvirke glutamat-styrte kloridkanaler hos protosomier (Protostomia, gr. protos – først, tidlig; stoma – munn;  urmunnen blir til munn)  som gir stor innfluks av klorid og hyperpolarisering.  

Streptomyces coelicolor skiller ut et pigment som har blågrønn farge i basisk løsning og rødfarget i sur løsning.  Actinorhodin er blåfarget pigment, undecylprodigeosin er rød og  coelimycin)er gul.

Collismycin A fra Streptomyces virker som en siderofor (jernchelator).

Daunomycin laget i Streptomyces coeruleorubidus  virkerved å gi interkalering i DNA som gir hemming av enzymet topoisomerase II.

Clavulansyre fra Streptomyces clavuligerus lager lager clavulansyre et beta-laktam antibiotikum.

Actinomyces israelii kan være kommensal på menneske, men kan noen ganger virke patogent.

Mycobacterium og tuberkulose

Gram-positive stavformete bakterier med voksstoff i celleveggen. Mykobakterien  Mycobacterium tuberculosis gir tuberkulose, kjent fra Ø-Afrika for 3 millioner år siden. Etter hvert utvikles resistente stammer med tuberkulosebakterier som bl.a. tåler isoniazid og rifampin. For å bekjempe resistente stammer brukes en blanding av flere legemidler bl.a. isoniazid, ethambutol, rifampin, pyrazinamid, metronidazol, men behandlingen må gå over lang tid, og avsluttes behandlingen for tidlig medvirker dette til ytterligere antibiotikaresistens (antibiotikatoleranse). Tuberkulosebakterier som er resistente mot flere antibiotika samtidig er funnet i tilknytning til AIDS-pasienter.   Mycobacterium leprae gir lepra/spedalskhet hvor bakterien angriper nervesystem i armer og bein, og gir sår. Lepra har vært en stigmatiserende sykdom grunnet manglende kunnskap. Mycobacterium paratuberculosis gir paratuberkulose. Mycobacterium bovis gir tuberkulose hos kveg og smitter via melk. Mycobacterium avium. Marguerite, hovedpersonen i romanen Kameliadamen (Alexandre Dumas) dør av tuberkulose. Hentet fra Sykdom

Lepra / spedalskhet

Lepra skyldes bakterien Mycobacterium leprae . Oppdaget av Armauer Hansen. Gir vansirende byller. Mycobacterium leprae  vokser sakte i fagocyttene hos de som er blitt syke. Menneske er eneste vert. Leprabakterien kan ikke vokse in vitro. Bakteriene deler seg inne i vertscellene. Hentet fra Sykdom

Aktinobakterier systematikk

TEksempler på errestre slekter aktinobakterier i jord er Actinomadura, Frankia (nitrogenfikserende)Micromonospora, Nocardioform, Microcoleus, Nocardia, Nocardiopsis, Pseudonocardia, Streptomyces, Streptoverticillium.

Slekter aktinobakterier i i ferskvann: Actinoplanes, Actinomadura, Corynebacterium, Micromonospora, Mycobacterium, Rhodococcus, Streptomyces, Thermoactinomyces.

Slekter aktinobakterier i i saltvann: Aeromicrobium, Dietzia, Marinophilus, Kocuria, Rhodococcus, Salinibacterium,Salinispora, Streptomyces, Solwaraspora, Verrucosispora, Williamsia.

Litteratur

Wikipedia

Tilbake til hovedside

Publisert 15. jan. 2019 08:28 - Sist endret 27. feb. 2024 17:29