Syntrophococcus sucromutans

Syntrophococcus sucromutans
Klasyfikacja naukowa
Domena:	Bakteria
Gromada:	Bacillota
Klasa:	Clostridia
Zamówienie:	eubakterie
Rodzina:	Lachnospiraceae
Rodzaj:	syntrofokoki ; Krumholz i Bryant 1986
Gatunek:	S. sucromutans ; Krumholz i Bryant 1986
Nazwa dwumianowa
	Syntrophococcus sucromutans ;

Syntrophococcus sucromutans jest Gram-ujemną, ściśle beztlenową, chemoorganotroficzną Bacillota . Bakterie te tworzą małe łańcuchy w środowisku, w którym zostały po raz pierwszy wyizolowane, w żwaczu krów. Jest to typowy szczep z rodzaju Syntrophococcus i ma rzadki jednowęglowy szlak metaboliczny, tworząc octan z mrówczanu jako produkt utleniania cukru .

Imię i odkrycie

Nazwa rodzajowa Syntrophococcus jest połączeniem greckich terminów: syn oznaczający „razem”, trophos oznaczający „żywiciel” i kokkos oznaczający „jagodę”. Nazwa gatunku sucromutans jest połączeniem nowej łaciny sucro , odnoszącej się do dowolnego cukru i łacińskiego mutans , oznaczającego „zmienianie się”.

S. sucromutans został po raz pierwszy wyizolowany przez Krumholza i Bryanta ze żwacza byka . Przygotowali pożywkę podstawową składającą się z 5% płynu ze żwacza i buforu wodorowęglanowego inkubowanego w warunkach 4:1 _N2 :CO2 _. Naukowcy szukali bakterii, która demetoksylowała kwasy fenolowe w jelitach przeżuwaczy i okazało się, że ten gatunek jest najbardziej rozpowszechnionym prokariotem w żwaczu , który przeprowadza taki proces.

Mikrobiologia

Filogenetyka i genetyka

Ponieważ jest to ziarniak beztlenowy , który barwi bakterie Gram-ujemne , S. sucromutans został pierwotnie sklasyfikowany w rodzinie Veillonellaceae . Dalsza 16S rRNA wykazała, że gatunek ten należy do rodziny Lachnospiraceae w rodzaju Bacillota . S. sucromutans jest jedynym przedstawicielem swojego rodzaju, którego najbliższym opisanym krewnym jest Eubacterium cellulosolvens .

Typowy szczep, ATCC 43584 lub DSM 3224, ma zawartość G+C 52%.

Wzrost

S. sucromutans jest mezofilem o optymalnej temperaturze wzrostu w zakresie 35-42 °C i zakresie wzrostu 30-44 °C. Zakres pH tej bakterii Bacillota jest zbliżony do neutralnego , 6,0-7,6 i będzie optymalnie rosnąć w lekko kwaśnym środowisku, takim jak żwacz krowy , przy pH 6,4. Wzrost powinien być widoczny w ciągu 3 do 4 tygodni, jeśli stosuje się powyższą pożywkę zawierającą płyn żwaczowy. Ta kompleksowa pożywka dostarcza mu wszystkich składników odżywczych niezbędnych do optymalnego wzrostu, takich jak mieszanka witamin , minerałów i metali śladowych . Głównymi związkami, które S. sucromutans musi uzyskać z takiego płynu żwacza są fosfolipidy . Jest w stanie rozwijać się nawet bez dodatku płynu żwaczowego, jeśli jest dostarczany z fosfolipidami i kwasami tłuszczowymi w preparacie takim jak 60% czysta fosfatydylocholina.

Morfologia

Ten gatunek coccus plami Gram-ujemne , jest nieruchomy, nie może tworzyć zarodników i tworzy krótkie łańcuchy. Jego wielkość waha się od 1,0 do 1,3 μm średnicy.

Patogeniczność

Do tej pory nie stwierdzono patogenności tego organizmu. Jako taki jest klasyfikowany jako organizm BSL-1 przez ATCC .

Metabolizm

Ten chemoorganotroficzny beztlenowiec wykorzystuje różne cukry jako donory elektronów do produkcji dwutlenku węgla i octanu w niektórych rzadkich procesach metabolicznych. Głównymi donorami elektronów są węglowodany, takie jak pirogronian , glukoza , fruktoza , galaktoza , maltoza , celobioza , laktoza , arabinoza , maltoza , ryboza , ksyloza , salicyna i eskulina , dzięki czemu jest dobrze przystosowana do środowiska, w którym degradowane są złożone związki organiczne, takie jak żwacz krowy.

Ten organizm ma w rzeczywistości trzy główne akceptory elektronów : mrówczan , metoksymonobenzenoidy lub metanogeny . Jego pierwszą opcją jest redukcja mrówczanu do octanu , co daje S. sucromutans tytuł acetogenu . Unikalnym aspektem octanu jest to, że może syntetyzować wiele z tych produktów organicznych ze związków jednowęglowych. Inny zestaw akceptorów elektronów składa się z grup metoksylowych na związkach benzenoidowych , przekształcając te grupy w grupy hydroksylowe . Poniżej znajduje się tabela potencjalnych akceptorów elektronów i do czego S. sucromutans je redukuje . Jego akceptory elektronów zostały scharakteryzowane przez odkrywców Krumholza i Bryanta, którzy wykorzystali absorbancję w ultrafiolecie do pomiaru zaniku kofeiny, chromatografię cienkowarstwową do identyfikacji benzenoidów oraz metodę fenolosiarkową do określenia zawartości węglowodanów. Trzecią opcją jest przekazanie tych końcowych elektronów metanogenowi, takiemu jak Methanobrevibacter smithii , poprzez wykorzystanie wodoru , jako H ₂ , lub mrówczan jako nośnik elektronów.

akceptor elektronów	produkt zredukowany
mrówczan	octan
kofeina	hydrokofeinowy
ferulować	kofeina
wanilina	aldehyd protokatechowy

S. sucromutans może rosnąć z wykorzystaniem cukrów i pirogronianu tylko wtedy, gdy ciśnienie parcjalne wodoru jest utrzymywane na niskim poziomie. Ponadto do utrzymania optymalnego wzrostu wymaga płynu żwaczowego . Złożony i zróżnicowany system w biomie żwacza zwierzęcia zapewnia stały dopływ składników odżywczych z rozkładu pokarmu żywiciela i procesów innych drobnoustrojów.

Ekologia

S. sucromutans jest najliczniejszą w swoim środowisku bakterią żwacza , która demetyluje grupy metoksylowe związków monoaromatycznych . Podobnie jak wiele drobnoustrojów żyjących w żwaczu pasących się żywicieli, S. sucromutans zależy od stałego dostarczania składników odżywczych pochodzących z rozkładu pokarmu zwierzęcia lub produktów innych sąsiednich drobnoustrojów.

Krumholz i Bryant stwierdzili, że S. sucromutans najlepiej rosło w kokulturze z fruktozą , mrówczanem i Methanobrevibacter smithii . Fakt , że rósł lepiej w kokulturze niż sam z tymi składnikami odżywczymi , pokazuje ponadto , że ten organizm jest dobrze przystosowany do złożonej społeczności drobnoustrojów .

Ponadto stwierdzono , że S. sucromutans jest dominującym OTU w mikrobiomach australijskich makropodów . Informacje te uzyskano, pobierając próbki przedniego dwudziestu pasących się makropodów . Właściwości fermentacyjne jelit makropodów są podobne do właściwości żwacza przeżuwaczy . Próbki społeczności przedniego jelita zostały następnie zsekwencjonowane za pomocą pirosekwencjonowania amplikonu 454. Po sekwencjonowaniu rRNA 16S gen i jego region V3/V4 zostały szczegółowo przeanalizowane w celu uzyskania obecnych OTU . Oprócz Ruminococcaceae , Bacteroidales i Prevotella spp. S. sucromutans okazał się jednym z jedenastu obecnych OTU.

Zastosowania przemysłowe

Rosnąca populacja ludzka na Ziemi powoduje wytwarzanie dużych ilości odpadów biologicznych, czyli biomasy . Biogazownie odgrywają kluczową rolę w przekształcaniu takich odpadów w „ biogaz ”, który można później przekształcić w użyteczną energię. Wykorzystując różnorodne bakterii i archeonów , biogazownie pobierają odpady biologiczne i przekształcają je w substancje chemiczne, takie jak metan , dwutlenek węgla , woda , azot , siarkowodór i tlenu . S. sucromutans często można znaleźć w tych zbiorowiskach drobnoustrojów pełniących metaboliczną funkcję acetogenezy . Dane te można uzyskać poprzez pobieranie próbek społeczności mikrobiologicznej biogazowni przez kilka lat. 16S rRNA stosuje się denaturującą elektroforezę żelową PCR , a następnie sekwencje przepuszcza się przez biblioteki rekonstrukcji 16S rDNA .

Linki zewnętrzne