PROTEOBAKTERIER: EGENSKAPER, SUBFIL, PATOGENES - BIOLOGI - 2025

De proteobakterier är bakteriella stammen större, komplexa och mångskiftande bland prokaryoter. Den omfattar cirka 384 släkter och 1 300 arter av gramnegativa bakterier med en cellvägg som huvudsakligen består av lipopolysackarider.

Hos människor förekommer proteobakterier på huden, munhålan, tungan och vaginalvägen, utöver tarmen och avföringen. Proteobakterier är en av de vanligaste filerna i mänsklig tarmmikrobiota.

Grupp av E. coli (Gammaproteobacteria). Med foto av Eric Erbe, digital färgläggning av Christopher Pooley, båda USDA, ARS, EMU. , via Wikimedia Commons

Ökningen i de normala andelarna av bakterier i denna filum jämfört med andra (Bacteroidetes och Firmicutes) är förknippade med tarmsjukdomar och extraintestinala sjukdomar, främst med en inflammatorisk fenotyp.

Proteobakterier inkluderar ett brett utbud av patogener, såsom Brucella- och Rickettsia-släkten som hör till klassen Alphaproteobacteria, Bordetella och Neisseria från Betaproteobacteria-klassen, Escherichia, Shigella, Salmonella och Yersinia från Gammaproteobacteria-klassen och slutligen Helicobacter från klassen klass Epsilonproteobacteria.

Förutom patogener inkluderar filumproteobakterierna mutualistiska arter såsom obligatoriska endosymbioner av insekter, inklusive släkten Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis och Wigglesworthia.

Nyligen genomförda studier har kommit fram till att symbiotiska proteobakterier i de flesta fall har utvecklats från parasitiska förfäder, vilket är förenligt med paradigmet som bakterieåteruppbyggare ofta utvecklas från patogener.

egenskaper

Bakterierna i detta filum är olika morfologiskt, fysiologiskt och ekologiskt. Namnet härstammar från den antika grekiska guden till havet Proteus, som hade förmågan att anta många olika former, vilket hänvisar till den stora mångfalden av former av bakterier samlade i denna taxa.

Cellerna kan vara i form av baciller eller cocci, med eller utan prosteca, flagellerade eller inte, och bara vissa arter kan bilda fruktkroppar. De kan vara fototrofiska, heterotrofiska och kemolitotrofiska näringsämnen.

Subphiles

Baserat på den fylogenetiska analysen av 16S rRNA-genen är proteobacteria phylum indelat i 6 klasser: Alfaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria och Zetaproteobacteria.

Alla klasser är monofyletiska, förutom gammaproteobacteria som är paraphyletic med Betaproteobacteria.

Alphaproteobacteria

Alphaproteobacteria-klassen innehåller 13 beställningar av bakterier. De kan anta olika morfologier som stjälk, stjärna och spiral. De kan också bilda stjälkar och knoppar, vilket gör att de kan öka deras yt-till-volymförhållande, vilket gör att de kan överleva i miljöer med få näringsämnen.

Alfaproteobacteria uppvisar en stor mångfald av metaboliska strategier såsom fotosyntes, kvävefixering, ammoniakoxidation och metylotrofi. De vanligaste marina cellulära organismerna ingår i denna grupp.

Många arter av denna klass av bakterier tenderar att anta en intracellulär livsstil som ömsesidiga växter eller patogener av växter eller djur, såsom Rhizobim, som bildas med rötter av vissa växter och Wolbachia, en parasit av den vanliga myggan.

Alfaproteobacteria har också förknippats med förfädergruppen som gav upphov till mitokondrier, Rickettsiales. Andra släkter, såsom Rickettsia, är patogener.

Betaproteobacteria

Betaproteobacteria bildas av 14 ordningar av bakterier som presenterar en mångfald av former och metabolism. De kan vara strikta eller fakultativa aeroba.

Vissa arter kan vara kemoautotrofiska, till exempel släktet Nitrosomonas, som är ett oxiderande medel av ammoniak. Andra är fototrofer som Rhodocyclus och Rubrivivax, som använder ljus som energikälla.

Betaproteobacteria ingriper i fixeringen av kväve genom oxidation av ammonium, vilket producerar nitrit, en mycket viktig förening i växtfysiologin.

Andra arter kan vara patogena inom denna grupp, såsom Neisseriaceae (som orsakar gonoré och meningit), Ralstonia, en växtpatogen av nattskydd (tomat, potatis) och Burkholderia glumae, vilket orsakar skador på panikula i odling av ris.

Deltaproteobacteria

Deltaproteobacteria grupp 7 ordrar av gram-negativa bakterier. De är anaeroba och isoleras ofta i sediment av sjöar, träsk och havsbottnar. De är sulfatreduktionsmedel och deltar i den naturliga svavelcykeln.

Denna klass inkluderar bakterier som föregår andra bakterier, såsom arterna i släkten Bdellovibrio och Myxococcus. Myxobakterier avger sporer och grupperar i flercelliga fruktkroppar i livsmedelsbegränsade miljöer. Dessa utgör den mest komplexa gruppen av bakterier

Epsilonproteobacteria

Epsilonproteobakterierna inkluderar endast en ordning av gramnegativa bakterier. De är formade som tunna spiralformade eller krökta stänger. Vissa arter är symbionter av matsmältningskanalen hos djur, andra är parasiter i magen (Helicobacter spp.) Eller tolvfingertarmen (Campylobacter spp.).

Bakterier i denna grupp bor i mikroaerofila eller anaeroba miljöer, till exempel djuphavs hydrotermiska ventiler. De är kemolytotrofa eftersom de får sin energi från oxidation av reducerat svavel eller väte kopplat till reduktion av nitrat eller syre. Andra är autotrofiska och använder den omvända Krebs-cykeln för att fixera koldioxid i biomassa.

Pathogeny

Eftersom proteobakterier är filylen av bakterier med det största antalet arter och de mest komplexa och mångsidiga, innehåller det en mängd olika patogener.

Escherichia coli

Dessa bakterier utsöndras i avföringen hos infekterade djur och kan överleva i miljön i upp till tre dagar.

E. coli koloniserar en ny värd genom den fekal-orala vägen, genom att äta in rå mat eller förorenat vatten, hålla fast vid tarmceller och orsaka diarré hos drabbade människor.

Fekala bakterier kan kolonisera urinröret och spridas genom urinvägarna till urinblåsan och njurarna eller prostata hos män, vilket kan orsaka urinvägsinfektion.

När en specifik stam av E. coli, som innehåller ett kapselantigen som kallas K1, koloniserar den nyfödda tarmen genom den kontaminerade mors vagina, uppstår bakteremi, vilket leder till neonatal meningit.

I sällsynta fall är virulenta stammar också ansvariga för hemolytiskt-uremiskt syndrom, peritonit, mastit, septikemi och lunginflammation.

Salmonella

När S. enterica kommer in i en ny värd börjar den sin infektionscykel genom lymfoidvävnad. Bakterierna vidhäftar tarmens epitelceller i ileum och M-cellerna, vilket inducerar en omorganisering av deras cytoskelett som utlöser bildandet av stora krusningar på ytan vilket tillåter icke-selektiv endocytos, för vilken bakterierna lyckas komma in i cellen .

Likaledes ger Salmonella cytotoxiska effekter som förstör M-celler och inducerar apoptos i aktiverade makrofager och fagocytos i icke-aktiverade makrofager, för vilka de transporteras till levern och mjälten, där de multiplicerar.

Hos människor kan S. enterica orsaka två sjukdomar: tyfusfeber, orsakad av S. enterica sub. enterica Paratyphi-serotyper eller salmonellos orsakad av andra serotyper.

Vibrio

De flesta Vibrio-infektioner är förknippade med gastroenterit, men de kan också infektera öppna sår och orsaka septikemi. Dessa bakterier kan bäras av marina djur och deras intag orsakar dödliga infektioner hos människor.

Y. kolerae (det orsakande medlet för kolera) sprids vanligtvis med förorenat vatten. Andra patogena arter såsom V. parahaemolyticus och V. vulnificus överförs av förorenad mat, vanligtvis förknippad med konsumtionen av underkokt skaldjur.

Utbrott av V. vulnificus är dödliga och förekommer ofta i heta klimat. Efter orkanen Katrina i New Orleans inträffade ett utbrott av denna art.

Helicobacter

Vissa Helicobacter-arter lever i det övre mag-tarmkanalen och levern hos däggdjur och vissa fåglar. Vissa stammar av dessa bakterier är patogena för människor och är starkt associerade med magsår, kronisk gastrit, duodenit och magcancer.

Arter av släktet Helicobacter kan frodas i magen hos ett däggdjur och producera stora mängder ureas, vilket lokalt höjer pH från 2 till 6 eller 7, vilket gör det till ett mer kompatibelt medium.

Y. pylori infekterar upp till 50% av den mänskliga befolkningen. Det finns i slem, på insidan av epitelet och ibland i magens epitelceller.

Kolonisering av magen av H. pylori kan leda till kronisk gastrit, en inflammation i magsäcken på infektionsstället.

Yersinia

Släktet Yersinia inkluderar 11 arter, varav endast Y. pestis, Y. pseudotuberculosis och vissa stammar av Y. enterocolitica är av patogen betydelse för människor och vissa varmblodiga djur.

Y. pestis är det orsakande medlet för pneumonisk, septikemisk och bubonic pest. Typen av pest beror på infektionsformen, antingen genom bit av infekterade loppor (bubonic pest och septicemic pest) eller från person till person genom hosta, kräkningar och nysningar, när sjukdomen har utvecklats till pneumonisk form. (lung- eller pneumonisk pest).

Pneumonisk pest inträffar när bakterier infekterar lungorna, medan bubonic pest inträffar när bakterier kommer in i kroppen genom huden från en loppbett och reser genom lymfkärlen till en lymfknut, vilket orsakar inflammation. Slutligen inträffar septikemisk pest på grund av blodinfektion efter bitt av infekterade loppor

Y. pseudotuberculosis förvärvas genom kontakt med infekterade djur eller genom att konsumera förorenad mat och vatten. Det är orsaken till en sjukdom som liknar tuberkulos, kallad skarlagnsfeber, som påverkar lymfkörtlarna. Det kan orsaka lokal vävnadsnekros, granulom i mjälten, lever och lymfkörtlar.

Y. enterocolitica-infektioner uppstår vanligtvis genom konsumtion av kokt fläsk eller från förorenat vatten, kött eller mjölk. Akuta infektioner leder i allmänhet till självbegränsad enterokolit eller terminal ileit och adenit hos människor. Symtom kan inkludera vattnig eller blodig diarré och feber, liknande appendicit eller salmonellos eller shigellos.

referenser

1. Garrity, Gm, Bell, JA, & Lilburn, TG (2004). Taxonomisk disposition av Prokariotes. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Second Edition. Springer-Verlag, New York.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Proteobacteria: A Common Factor in Human Diseases. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Evolutionärt ursprung och diversifiering av proteobakteriella ömsesidiga. Proceedings of the Royal Society, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Lista över bakterienamn med stående i nomenklatur: en mapp tillgänglig på Internet. International Journal of Systematic Bacteriology 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Hämtad 7 oktober 2018.
5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW och Dickerman AW (2007). Ett robust artträd för Alphaproteobacteria. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.