PROTEOBAKTERIJE: KARAKTERISTIKE, PODFILE, PATOGENEZA - BIOLOGIJA - 2026

U proteobacteria su bakterijske red veći, složeniji i raznolika među prokariota. Sastoji se od oko 384 roda i 1300 vrsta gram-negativnih bakterija sa staničnom stijenkom koja se sastoji uglavnom od lipopolisaharida.

Kod ljudi su proteobakterije prisutne na koži, usnoj šupljini, jeziku i vaginalnom traktu, pored crijeva i izmeta. Proteobakterije su jedna od najzastupljenijih phyla u ljudskoj crijevnoj mikrobioti.

Skupina E. coli (Gammaproteobacteria). Foto: Eric Erbe, digitalna kolorizacija Christophera Pooleya, oba iz USDA, ARS, EMU., putem Wikimedia Commonsa

Povećanje normalnih udjela bakterija ovog felija u usporedbi s drugim (Bacteroidetes and Firmicutes) povezano je s crijevnim i vanintestinalnim bolestima, uglavnom s upalnim fenotipom.

Proteobakterije uključuju široku paletu patogena, poput rodova Brucella i Rickettsia koji pripadaju klasi Alphaproteobacteria, Bordetella i Neisseria iz klase Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella i Yersinia iz klase Gammaproteobacteria i, na kraju, Helicobacter iz klase klasa Epsilonproteobakterije.

Pored patogena, proteobakterije fela uključuju međusobne vrste kao što su obligati endosimbionti insekata, uključujući rodove Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis i Wigglesworthia.

Nedavna istraživanja zaključila su da su se simbiotske proteobakterije u većini slučajeva razvijale od parazitskih predaka, što je u skladu s paradigmom da bakterijski međusobno često razvijaju patogene.

karakteristike

Bakterije ovog tipa su raznolike morfološki, fiziološki i ekološki. Ime je dobilo od starogrčkog boga mora Proteusa, koji je imao sposobnost poimanja različitih oblika, aludirajući na veliku raznolikost oblika bakterija okupljenih u ovim vrstama.

Stanice mogu biti u obliku bacila ili koka, sa ili bez prosteca, flagelirane ili ne, a samo neke vrste mogu tvoriti plodna tijela. Nutricionistički mogu biti fototrofični, heterotrofni i hemolitotrofni.

Subphiles

Na temelju filogenetske analize gena 16S rRNA, proteobakterijski film podijeljen je u 6 klasa: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria i Zetaproteobacteria.

Sve su klase monofiletne, osim gamaproteobakterija koje su parafiletne s Betaproteobakterijama.

Alphaproteobacteria

Klasa Alphaproteobacteria uključuje 13 naloga bakterija. Mogu usvojiti različite morfologije poput stabljike, zvjezdane i spiralne. Oni također mogu formirati stabljike i pupoljke, što im omogućava da povećaju omjer površine i volumena, omogućavajući im da opstanu u okolini s malo hranjivih sastojaka.

Alfaproteobakterije pokazuju veliku raznolikost metaboličkih strategija poput fotosinteze, fiksacije dušika, oksidacije amonijaka i metilotrofije. U ovu su skupinu uključeni najbrojniji morski stanični organizmi.

Mnoge vrste ove klase bakterija imaju tendenciju da prihvaćaju unutarstanični način života kao međusobni utjecaji biljaka ili patogena biljaka ili životinja, poput Rhizobima, koji tvori korijenom nekih vrsta biljaka ili Wolbachia, parazita običnog komarca.

Alfaproteobakterije su također povezane sa skupinom predaka koja je stvorila mitohondrije, Rickettsiales. Ostali rodovi, poput Rickettsia, su patogeni.

Betaproteobacteria

Betaproteobakterije nastaju u 14 reda bakterija koje predstavljaju raznolike oblike i metabolizme. Mogu biti strogi ili fakultativni aerobni.

Neke vrste mogu biti hemoautotrofne, poput roda Nitrosomonas, koji je oksidant amonijaka. Drugi su fototrofi poput Rhodocyclus i Rubrivivax, koji koriste svjetlost kao izvor energije.

Betaproteobakterije interveniraju u fiksiranju dušika, oksidacijom amonijaka, stvarajući nitrit, vrlo važan spoj u biljnoj fiziologiji.

Ostale vrste mogu biti patogene unutar ove skupine, kao što su Neisseriaceae (koji izazivaju gonoreju i meningitis), Ralstonia, biljni patogen noćurica (rajčica, krumpir) i Burkholderia glumae, što uzrokuje oštećenje panike u uzgoj riže.

Deltaproteobacteria

Deltaproteobakterije skupina 7 naloga gram-negativnih bakterija. Oni su anaerobni i obično su izolirani u sedimentima jezera, močvara i morskih dna. Oni su sulfatni reduktori i sudjeluju u ciklusu prirodnog sumpora.

U ovu klasu spadaju bakterije koje su prethodile drugim bakterijama, poput vrsta roda Bdellovibrio i Myxococcus. Miksobakterije emitiraju spore i grupiraju se u višećelijskim plodnim tijelima u okruženjima s ograničenom hranom. To čine najkompleksniju skupinu bakterija

Epsilonproteobacteria

Epsilonproteobakterije uključuju samo jedan red gram-negativnih bakterija. U obliku su tanke spiralne ili zakrivljene šipke. Neke su vrste simbionti probavnog trakta životinja, druge su paraziti želuca (Helicobacter spp.) Ili dvanaesnika (Campylobacter spp.).

Bakterije iz ove skupine nastanjuju mikroaerofilno ili anaerobno okruženje, poput hidrotermalnih otvora u morskom moru. Kemolitrotrofični su jer svoju energiju dobivaju oksidacijom reduciranim sumporom ili vodikom vezanim uz redukciju nitrata ili kisika. Ostali su autotrofični i koriste obrnuti Krebsov ciklus da bi fiksirali ugljični dioksid u biomasi.

Pathogeny

Budući da su proteobakterije vrsta bakterija s najvećim brojem vrsta, a najsloženije i raznolike, to uključuje širok izbor patogena.

Escherichia coli

Ove se bakterije izlučuju iz izmeta zaraženih životinja i mogu preživjeti u okolišu do tri dana.

E. coli kolonizira novog domaćina fekalno-oralnim putem, gutajući sirovu hranu ili kontaminiranu vodu, prianjajući na crijevne stanice i uzrokujući proljev kod oboljelih.

Fekalne bakterije mogu kolonizirati mokraćnu cijev i širiti se kroz mokraćovod do mjehura i bubrega ili prostate kod muškaraca, uzrokujući infekciju mokraćnog sustava.

Kada specifični soj E. coli, koji sadrži kapsularni antigen zvan K1, kolonizira crijeva novorođenčadi kroz zagađenu majčinu vaginu, nastaje bakteremija, što dovodi do neonatalnog meningitisa.

U rjeđim slučajevima, virulentni sojevi odgovorni su i za hemolitičko-uremički sindrom, peritonitis, mastitis, septikemiju i upalu pluća.

Salmonela

Jednom kada S. enterica uđe u novog domaćina, započinje svoj ciklus infekcije kroz limfoidno tkivo. Bakterije se prianjaju za epitelne stanice crijeva ileuma i M ćelije, izazivajući u njima preuređivanje citoskeleta što pokreće stvaranje velikih valovanja na površini omogućujući neselektivnu endocitozu zbog koje bakterije uspijevaju ući u stanicu, Isto tako, salmonela proizvodi citotoksične učinke koji uništavaju M stanice i induciraju apoptozu u aktiviranim makrofagovima i fagocitozu u neaktiviranim makrofazima, za koje se prevoze u jetru i slezenu, gdje se množe.

Kod ljudi S. enterica može uzrokovati dvije bolesti: tifusnu groznicu, uzrokovanu S. enterica sub. enterica Paratifi serotipi ili salmoneloza uzrokovani drugim serotipima.

Vibrio

Većina Vibrio infekcija povezana je s gastroenteritisom, ali mogu zaraziti i otvorene rane i uzrokovati septikemiju. Ove bakterije mogu prenijeti morske životinje i njihovo gutanje uzrokuje smrtne infekcije kod ljudi.

Y. kolere (uzročnici kolere) obično se šire kontaminiranom vodom. Druge patogene vrste, kao što su V. parahaemolyticus i V. vulnificus, prenose se kontaminiranom hranom, općenito povezanom s konzumiranjem nehlađenih školjkaša.

Izbijanja V. vulnificus smrtonosna su i obično se javljaju u vrućim klimama. Nakon uragana Katrina u New Orleansu došlo je do izbijanja ove vrste.

Helicobacter

Neke vrste Helicobacter žive u gornjem gastrointestinalnom traktu i jetri sisavaca i nekih ptica. Neki sojevi ovih bakterija su patogeni za ljude i snažno su povezani sa peptičkim čirima, kroničnim gastritisom, duodenitisom i rakom želuca.

Vrste roda Helicobacter mogu uspjeti u želucu sisara, stvarajući velike količine ureaze, koja lokalno podiže pH s 2 na 6 ili 7, što ga čini kompatibilnijim medijem.

Y. pylori inficira do 50% ljudske populacije. Nalazi se u sluzi, na unutarnjoj površini epitela, a povremeno i unutar epitelnih stanica želuca.

Kolonizacija želuca H. pylori može dovesti do kroničnog gastritisa, upale želučane sluznice na mjestu infekcije.

Yersinia

Rod Yersinia uključuje 11 vrsta, od kojih su samo Y. pestis, Y. pseudotuberculosis i određeni sojevi Y. enterocolitica od patogene važnosti za ljude i neke toplokrvne životinje.

Y. pestis uzročnik je pneumonične, septične i bubonske kuge. Vrsta kuge ovisi o obliku infekcije, bilo putem ugriza zaraženih buha (bubonska kuga i septična kuga) ili od osobe do osobe kašljem, povraćanjem i kihanjem, kada je bolest prešla u pneumonični oblik. (plućna ili pneumonična kuga).

Pneumonična kuga nastaje kada bakterije inficiraju pluća, dok bubonska kuga nastaje kada bakterije uđu u tijelo kroz kožu od uboda buva i putuju limfnim žilama do limfnog čvora, uzrokujući upalu. Napokon, septička kuga nastaje zbog infekcije krvi, nakon ugriza zaraženih buva

Y. pseudotuberkuloza nastaje kontaktom sa zaraženim životinjama ili konzumiranjem kontaminirane hrane i vode. Uzrok je bolesti slične tuberkulozi, koja se naziva grimizna groznica, a koja utječe na limfne čvorove. Može izazvati lokaliziranu nekrozu tkiva, granulome u slezini, jetri i limfnim čvorovima.

Y. enterocolitica infekcije uglavnom nastaju iz konzumiranja svinjetine, ili kontaminirane vode, mesa ili mlijeka. Akutne infekcije obično kod ljudi vode do samoograničenog entero kolitisa ili terminalnog ileitisa i adenitisa. Simptomi mogu uključivati ​​vodenastu ili krvavu dijareju i vrućicu, slično upala slijepog crijeva ili salmoneloze ili šigelloze.

Reference

1. Garrity, Gm, Bell, JA, & Lilburn, TG (2004). Taksonomski obris prokariota. Bergeyjev priručnik sustavne bakteriologije, drugo izdanje. Springer-Verlag, New York.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. i 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). Evolucijsko podrijetlo i raznolikost proteobakterijskih međusobnoga. Zbornik radova Kraljevskog društva, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Popis bakterijskih naziva sa stajanjem u nomenklaturi: mapa dostupna na Internetu. Međunarodni časopis za sustavnu bakteriologiju 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Preuzeto 7. listopada 2018.
5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW i Dickerman AW (2007). Čvrsto stablo vrsta za alfaproteobakterije. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.