Strona Microbial Biorealm o rodzaju Propionibacterium
Klasyfikacja
Taksony wyższego rzędu:
Bacteria; Actinobacteria; Actinobacteria (class); Actinobacteridae; Actinomycetales; Propionibacterineae; Propionibacteriaceae
Gatunki:
Propionibacterium acidipropionici; P. acnes; P. australiense; P. avidum; P. cyclohexanicum; P. freudenreichii; P. granulosum; P. jensenii; P. microaerophilum; P. propionicum; P. thoenii; P. sp.
NCBI: Taxonomy Genome: -Nocardioides sp. JS614 -Propionibacterium acnes KPA171202
Opis i znaczenie
Gatunki Propionibacteria można znaleźć na całym ciele. Propionibacteria są generalnie niepatogenne; jednakże, gdy niektóre gatunki Propionibacteria zanieczyszczą krew i inne płyny ustrojowe, mogą powodować szereg infekcji, w tym powszechną chorobę skóry trądzik pospolity (powodowany przez P. acnes). Niektóre gatunki Propionibacteria znajdują się w żywności, takiej jak sery i inne produkty mleczne. P. freudenreichii jest wykorzystywany w produkcji sera szwajcarskiego do wytwarzania jego smaku i charakterystycznych dziur. Smak pochodzi od propionianu, produktu fermentacji, a dziury lub „oczy” od pęcherzyków dwutlenku węgla.
Struktura genomu
Obecnie istnieje jeden projekt genomu, który jest zakończony na Propionibacterium acnes KPA1202, a jeden jest w toku na Nocardioides sp. JS614. Cała sekwencja genomu P. acnes zawiera 2333 przypuszczalne geny i ujawnia liczne produkty genowe zaangażowane w degradację cząsteczek gospodarza, w tym sialidazy, neuraminidazy, endoglikokeramidazy, lipazy i czynniki tworzące pory. Więcej informacji można znaleźć w linkach (powyżej, po lewej).
Struktura komórki i metabolizm
Propionibakterie są wolno rosnącymi, nie tworzącymi zarodników, Gram-dodatnimi, beztlenowymi bakteriami. Mogą być prętokształtne lub rozgałęzione i mogą występować pojedynczo, w parach lub w grupach. Generalnie wytwarzają kwas mlekowy, kwas propionowy i kwas octowy z glukozy.
Jeden gatunek Propionibacterium, P. freudenreichii (stosowany w produkcji serów szwajcarskich), wydaje się być zależny od wolnych aminokwasów i peptydów wytwarzanych w serze przez degradację kazeiny enzymami proteolitycznymi Lactobacillus (McCarthy i Courtney). P. freudenreichii wytwarza dwutlenek węgla, który powoduje powstawanie dziur w serze szwajcarskim. Kwas propionowy produkowany z rozkładu glukozy jest tym, co nadaje serowi szwajcarskiemu charakterystyczny smak.
Ekologia
Ale Propionibacterium acnes można znaleźć na skórze ludzi przed okresem dojrzewania, prawdziwa kolonizacja zaczyna się od 1 do 3 lat przed osiągnięciem dojrzałości płciowej. Liczba bakterii wzrasta od mniej niż 10/cm2 do 106/cm2 (głównie na twarzy i okolicach). P. granulosum zasiedla również te same obszary co P. acnes, ale w ilości około jednej setnej liczby komórek P. acnes. Ponadto wiadomo, że P. acnes i P. granulosum stanowią część flory bakteryjnej przewodu pokarmowego.
Propionibacterium jensenii i Lactobacillus paracasei subsp. paracasei w kulturze mieszanej hamują rozwój drożdży i innych mikroorganizmów powodujących psucie się żywności w produktach mlecznych, takich jak jogurt i ser. W rzeczywistości, hamują one te mikroby do 5 rzędów wielkości w temperaturze lodówki (6oC) bez zmiany jakości żywności. Mieszanka bakterii jest skuteczna wobec niektórych drożdży, pleśni i bakterii Gram-ujemnych, ale nie wobec innych bakterii Gram-dodatnich. Podczas badań nad aktywnością inhibicyjną Propionibacterium sp., bezkomórkowe supernatanty zawierające kwasy organiczne będące produktami fermentacji nie były tak skuteczne w hamowaniu drożdży i pleśni jak komórki. Dlatego założono, że coś w trwających procesach komórek i interakcji P. jensenii i L. paracasei subsp. paracasei hamowało wzrost innych mikrobów oprócz zdolności hamowania przez kwasy, które wytwarzają (Schwenninger 2004).
Patologia
Trzy rodzaje zmian niezapalnych spowodowanych nagromadzeniem P. acnes w zaczopowanych mieszkach włosowych. Z NIAMS
Trądzik pospolity jest najczęstszą chorobą wywoływaną przez P. acnes. Cztery cechy patofizjologiczne trądziku, który najczęściej występuje na twarzy, szyi i plecach, to hiperkeratynacja, produkcja łoju, proliferacja bakterii i stan zapalny. Trzy kategorie zmian powstających w przebiegu trądziku to zmiany niezapalne, zmiany zapalne oraz blizny. Trzy niezapalne zmiany obejmują microcomedos, otwarte comedos, które mają centralny wpływ keratyny i lipidów i może lub nie może być lekko podwyższone, i zamknięte comedos, które są lekko podwyższone grudki, które mogą ewentualnie tworzyć się w większej zmiany zapalnej. Zmiany zapalne obejmują bardziej nasilone zmiany, takie jak krosty i duże, zmienne guzki.
Propionibakterie były znane jako przyczyny, chociaż rzadko, ropni mózgu, odmy podtwardówkowej, infekcji stomatologicznych, zapalenia wsierdzia, ciągłej ambulatoryjnej dializy otrzewnowej, zapalenia spojówek związanego z soczewkami kontaktowymi i otrzewnej (lista z eMedicine). P. acnes jest również związany z kilkoma rodzajami infekcji i problemów zdrowotnych, takich jak beztlenowe zapalenie stawów związane z protezami stawów oraz przypadki osteomyelitits (rzadko). P. acnes jest również związany z niektórymi spondyloartropatiami związanymi z trądzikiem pospolitym (izolowany z ognisk kostnych i stawów), i był izolowany jako przyczyna zapalenia wsierdzia (rzadko) i zgłaszany jako przyczyna zakaźnego zapalenia rogówki, gdy rogówka jest uszkodzona, co może prowadzić do utraty wzroku.
Propionibacterium species mogą być ogólnie leczone antybiotykami stosowanymi w leczeniu zakażeń beztlenowych; takie antybiotyki obejmują penicyliny, karbapenemy i klindamycynę. Jednak ostatnio pojawiły się doniesienia o oporności P. acnes na antybiotyki.
Fagi
Do niedawna tylko fagi związane z Ff były znane z aktywności u bakterii Gram-dodatnich; jednakże, co najmniej pięć fagów o morfologii nitkowatej wykazało aktywność u P. freudenreichii. Fagi nitkowate, które mają kształt pręcików i zawierają koliste jednoniciowe DNA (około 10 genów), na ogół infekują bakterie Gram-ujemne wykorzystując morfogenezę wirionów, w której cząstki, które nie powodują lizy lub śmierci komórki, są w sposób ciągły wydzielane przez błony bakteryjne. Pięć białek strukturalnych faga filamentarnego to: główne białko płaszcza (pVIII), które tworzy rurkę na zewnętrznej warstwie faga, dwa białka (pVII i pIX) używane do efektywnego składania cząstek oraz dwa białka (pVI i pIII) używane do zapewnienia stabilności cząstek i zdolności faga do infekowania bakterii. Ostatnie cztery białka (pVII, pIX, pVI i pIII) znajdują się na końcach faga w kształcie pręta. Dwa inne białka powszechnie występujące w tym typie fagów (pI i pIV) są wymagane do składania i eksportu fagów. Jeden z fagów filamentowych, który zainfekował P. freudenreichii, zawiera ssDNA o długości 5,806 zasad i zawartości G-C 64%, co jest podobne do zawartości G-C u P. freudenreichii. Fag ten nie zawiera białka podobnego do pIV, które specyficznie wspomaga kanał przewodzący faga w błonie zewnętrznej. Wynika to prawdopodobnie z faktu, że ponieważ fag ten infekuje bakterie Gram-dodatnie, które nie mają błon zewnętrznych, białko to nie jest potrzebne. (Chopin, et al. 2002)
Bruggemann H, Henne A, Hoster F, Liesegang H, Wiezer A, Strittmatter A, Hujer S, Durre P, Gottschalk G. The complete genome sequence of Propionibacterium acnes, a commensal of human skin. Science. 2004 Jul 30;305(5684):671-3.
Chopin, Marie-Christine, Annette Rouault, S. Dusko Ehrlich, and Michel Gautier. 2002. „Filamentous fag aktywny na Gram-dodatniej bakterii Propionibacterium freudenreichii.” Journal of Bacteriology, vol. 184, nr 7. American Society for Microbiology. (2030-2033)
Handa, Sajeev. „Propionibacterium Infections.” 2002. eMedicine
McCarthy, R. J., and P. Courtney. 2004. „Aminokwasowe wymagania mlecznych szczepów Propionibacterium”. Ohio State University.
NIAMS: Health Topics: Acne.
Schwenninger, Susanne Miescher, and Leo Meile. 2004. „A mixed culture of Propionibacterium jensenii and Lactobacillus paracasei subsp. paracasei inhibits food spoilage yeasts.” Mikrobiologia Systematyczna i Stosowana, vol. 27, nr 2. Urban i Fischer. (229-237)