PROTEOBAKTERIER: EGENSKAPER, SUBFILER, PATOGENESE - BIOLOGI - 2026

De Proteobacteria er bakteriell rekken større, komplekse og varierte mellom prokaryoter. Den omfatter omtrent 384 slekter og 1.300 arter av gramnegative bakterier med en cellevegg som hovedsakelig består av lipopolysakkarider.

Hos mennesker er proteobakterier til stede i huden, munnhulen, tungen og skjeden, i tillegg til tarmen og avføringen. Proteobakterier er en av de mest forekommende phylene i tarmens mikrobiota.

Gruppe av E. coli (Gammaproteobacteria). Av Photo av Eric Erbe, digital fargelegging av Christopher Pooley, begge av USDA, ARS, EMU. , via Wikimedia Commons

Økningen i de normale proporsjonene av bakterier i dette stammen sammenlignet med andre (Bacteroidetes og Firmicutes) er assosiert med tarmsykdommer og ekstraintestinale sykdommer, hovedsakelig med en betennelsesbetont fenotype.

Proteobakterier inkluderer et bredt utvalg av patogener, som for eksempel slektene Brucella og Rickettsia som tilhører Alphaproteobacteria-klassen, Bordetella og Neisseria fra Betaproteobacteria-klassen, Escherichia, Shigella, Salmonella og Yersinia fra Gammaproteobacteria-klassen og til slutt Helicobacter fra the Class klasse Epsilonproteobacteria.

I tillegg til patogener, inkluderer phylum proteobacteria mutualistiske arter som obligatoriske endosymbioner av insekter, inkludert slektene Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis og Wigglesworthia.

Nyere studier har konkludert med at symbiotiske proteobakterier i de fleste tilfeller har utviklet seg fra parasittiske forfedre, noe som er i samsvar med paradigmet som bakterielle gjensidigere ofte utvikler seg fra patogener.

kjennetegn

Bakteriene i denne filylen er forskjellige morfologisk, fysiologisk og økologisk. Navnet er avledet fra den eldgamle greske havet Proteus, som hadde evnen til å anta mange forskjellige former, og henviser til det store mangfoldet av former for bakterier samlet i denne taxaen.

Celler kan være i form av baciller eller kokker, med eller uten prosteca, flagellert eller ikke, og bare noen arter kan danne fruktkropper. De kan være fototrofisk, heterotrofisk og kjemolitotrofisk.

Subphiles

Basert på fylogenetisk analyse av 16S rRNA-genet, er proteobacteria phylum delt inn i 6 klasser: Alfaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria og Zetaproteobacteria.

Alle klasser er monofyletiske, bortsett fra gammaproteobacteria som er paraphyletic med Betaproteobacteria.

Alphaproteobacteria

Alphaproteobacteria-klassen inkluderer 13 ordener av bakterier. De kan adoptere forskjellige morfologier som forfulgt, stjerneklar og spiral. De kan også danne stengler og knopper, som lar dem øke forholdet mellom overflate og volum, slik at de kan overleve i miljøer med få næringsstoffer.

Alfaproteobacteria viser et stort mangfold av metabolske strategier som fotosyntese, nitrogenfiksering, ammoniakkoksidasjon og metylotrofi. De mest tallrike marine cellulære organismer er inkludert i denne gruppen.

Mange arter av denne klassen av bakterier har en tendens til å innta en intracellulær livsstil som gjensidigere av planter eller patogener av planter eller dyr, for eksempel Rhizobim, som dannes med røttene til noen planterearter eller Wolbachia, en parasitt av den vanlige myggen.

Alfaproteobacteria har også blitt assosiert med forfedergruppen som ga opphav til mitokondrier, Rickettsiales. Andre slekter, for eksempel Rickettsia, er patogener.

Betaproteobacteria

Betaproteobacteria dannes av 14 ordener av bakterier som presenterer et mangfold av former og metabolismer. De kan være strenge eller fakultative aerobe.

Noen arter kan være kjemoautotrofe, for eksempel slekten Nitrosomonas, som er en oksydasjonsmiddel for ammoniakk. Andre er fototrofer som Rhodocyclus og Rubrivivax, som bruker lys som energikilde.

Betaproteobacteria griper inn i fiksering av nitrogen gjennom oksidasjon av ammonium, og produserer nitritt, en veldig viktig forbindelse i plantefysiologien.

Andre arter kan være sykdomsfremkallende i denne gruppen, for eksempel Neisseriaceae (som forårsaker gonoré og hjernehinnebetennelse), Ralstonia, en plantepatogen av nattskygger (tomat, potet) og Burkholderia glumae, som forårsaker skade på panikkelen i risdyrking.

Deltaproteobacteria

Deltaproteobacteria gruppe 7 ordrer av gram-negative bakterier. De er anaerobe og er ofte isolert i sedimenter av innsjøer, sumper og havbunn. De er sulfatreduserende midler og deltar i den naturlige svovelsyklusen.

Denne klassen inkluderer bakterier som predates andre bakterier, for eksempel artene i slektene Bdellovibrio og Myxococcus. Myxobacteria avgir sporer og grupperer i flercellede fruktkropper i matbegrensede miljøer. Disse utgjør den mest komplekse gruppen av bakterier

Epsilonproteobacteria

Epsilonproteobakteriene inkluderer bare en rekkefølge av gram-negative bakterier. De er formet som tynne spiralformede eller buede stenger. Noen arter er symbionter av fordøyelseskanalen til dyr, andre er parasitter i magen (Helicobacter spp.) Eller tolvfingertarmen (Campylobacter spp.).

Bakterier i denne gruppen beboer mikroaerofile eller anaerobe miljøer, for eksempel dypt hav hydrotermiske ventilasjonsåpninger. De er kjemolytotrofe fordi de får energien sin fra oksidasjon av redusert svovel eller hydrogen koblet til reduksjon av nitrat eller oksygen. Andre er autotrofiske og bruker omvendt Krebs-syklus for å fikse karbondioksid i biomasse.

Pathogeny

Fordi proteobacteria er filylen til bakterier med det største antallet arter og de mest komplekse og mangfoldige, inkluderer den et bredt utvalg av patogener.

Escherichia coli

Disse bakteriene skilles ut i avføringen til smittede dyr og kan overleve i miljøet i opptil tre dager.

E. coli koloniserer en ny vert gjennom fecal-oral rute, ved å innta rå mat eller forurenset vann, feste seg til tarmceller og forårsake diaré hos berørte mennesker.

Fekale bakterier kan kolonisere urinrøret og spre seg gjennom urinveiene til blæren og nyrene eller prostata hos menn, forårsake urinveisinfeksjon.

Når en spesifikk stamme av E. coli, som inneholder et kapselantigen kalt K1, koloniserer den nyfødte tarmen gjennom den forurensede mors vagina, oppstår bakteremi, noe som fører til hjernehinnebetennelse i neonatal tilstand.

I sjeldnere tilfeller er virulente stammer også ansvarlige for hemolytisk-uremisk syndrom, peritonitt, mastitt, septikemi og lungebetennelse.

Salmonella

Når S. enterica kommer inn i en ny vert, begynner den sin infeksjonssyklus gjennom lymfoid vev. Bakteriene fester seg til tarmepitelcellene i ileum og M-celler, og induserer i dem en omorganisering av deres cytoskjelett som utløser dannelse av store bølgende på overflaten som tillater ikke-selektiv endocytose, som bakteriene klarer å komme inn i cellen for .

På samme måte produserer Salmonella cytotoksiske effekter som ødelegger M-celler og induserer apoptose i aktiverte makrofager og fagocytose i ikke-aktiverte makrofager, som de transporteres til leveren og milten, der de formerer seg.

Hos mennesker kan S. enterica forårsake to sykdommer: tyfusfeber, forårsaket av S. enterica sub. enterica Paratyphi-serotyper eller salmonellose forårsaket av andre serotyper.

Vibrio

De fleste Vibrio-infeksjoner er assosiert med gastroenteritt, men de kan også infisere åpne sår og forårsake septikemi. Disse bakteriene kan bæres av marine dyr og inntak av dem forårsaker dødelige infeksjoner hos mennesker.

Y. kolerae (det kauserende middelet til kolera) spres vanligvis med forurenset vann. Andre sykdomsfremkallende arter som V. parahaemolyticus og V. vulnificus overføres av forurenset mat, generelt forbundet med forbruk av underkokt skalldyr.

Utbrudd av V. vulnificus er dødelige og forekommer ofte i varme klima. Etter orkanen Katrina, i New Orleans, skjedde et utbrudd av denne arten.

Helicobacter

Noen Helicobacter-arter lever i øvre mage-tarmkanal og lever hos pattedyr og noen fugler. Noen stammer av disse bakteriene er sykdomsfremkallende for mennesker og er sterkt assosiert med magesår, kronisk gastritt, duodenitt og magekreft.

Arter av slekten Helicobacter kan trives i magen til et pattedyr, og produsere store mengder urease, som lokalt hever pH fra 2 til 6 eller 7, noe som gjør det til et mer kompatibelt medium.

Y. pylori smitter opptil 50% av den menneskelige befolkningen. Det finnes i slim, på den indre overflaten av epitelet, og noen ganger i epitelcellene i magen.

Kolonisering av magesekken av H. pylori kan føre til kronisk gastritt, en betennelse i mageslimhinnen på infeksjonsstedet.

Yersinia

Slekten Yersinia inkluderer 11 arter, hvorav bare Y. pestis, Y. pseudotuberculosis og visse stammer av Y. enterocolitica er av patogen betydning for mennesker og noen varmblodige dyr.

Y. pestis er det forårsakende middel for pneumonisk, septikemisk og bubonic pest. Hvilken type pest avhenger av infeksjonsformen, enten gjennom bitt av infiserte lopper (bubonic pest og septicemic pest) eller fra person til person ved hoste, oppkast og nysing, når sykdommen har utviklet seg til den pneumoniske formen. (lunge- eller lungepest).

Pneumonisk pest oppstår når bakterier infiserer lungene, mens bubonepest oppstår når bakterier kommer inn i kroppen gjennom huden fra et loppebitt og reiser gjennom lymfekarene til en lymfeknute, noe som forårsaker betennelse. Endelig forekommer septikemisk pest på grunn av blodinfeksjon, etter bitt av infiserte lopper

Y. pseudotuberculosis erverves ved kontakt med smittede dyr eller ved å konsumere forurenset mat og vann. Det er årsaken til en sykdom som ligner på tuberkulose, kalt skarlagensfeber, som påvirker lymfeknuter. Det kan forårsake lokal vevsnekrose, granulomer i milten, leveren og lymfeknuter.

Y. enterocolitica-infeksjoner oppstår vanligvis ved inntak av underkokt svinekjøtt eller fra forurenset vann, kjøtt eller melk. Akutte infeksjoner fører generelt til selvbegrenset enterokolitt eller terminal ileitt og adenitt hos mennesker. Symptomer kan omfatte vannaktig eller blodig diaré og feber, lignende appendisitt eller salmonellose eller shigellose.

referanser

1. Garrity, Gm, Bell, JA, & Lilburn, TG (2004). Taksonomisk oversikt over 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 Disease. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Evolusjonær opprinnelse og diversifisering av proteobakterielle gjensidigere. Proceedings of the Royal Society, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Liste over bakterienavn med stående i nomenklatur: en mappe tilgjengelig på Internett. International Journal of Systematic Bacteriology 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Hentet 7. oktober 2018.
5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW, og Dickerman AW (2007). Et robust artstre for alfaproteobakteriene. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.