Pseudomonas fluorescens

Pseudomonas fluorescens

Pseudomonas fluorescens vista con luz branca

A mesma placa vista con luz UV
A mesma placa vista con luz UV

Clasificación científica
Reino: Bacteria
Filo: Proteobacteria
Clase: Gammaproteobacteria
Orde: Pseudomonadales
Familia: Pseudomonadaceae
Xénero: Pseudomonas
Especie: P. fluorescens
Nome binomial
Pseudomonas fluorescens
(Flügge 1886)
Migula, 1895


Cepa tipo: ATCC 13525
CCUG 1253
CCEB 546
CFBP 2102
CIP 69.13
DSM 50090
JCM 5963
LMG 1794
NBRC 14160
NCCB 76040
NCIMB 9046
NCTC 10038
NRRL B-14678
VKM B-894

Sinonimia

Bacillus fluorescens liquefaciens Flügge 1886
Bacillus fluorescens Trevisan 1889
Bacterium fluorescens (Trevisan 1889) Lehmann and Neumann 1896
Liquidomonas fluorescens (Trevisan 1889) Orla-Jensen 1909
Pseudomonas lemonnieri (Lasseur) Breed 1948
Pseudomonas schuylkilliensis Chester 1952
Pseudomonas washingtoniae (Pine) Elliott

Pseudomonas fluorescens é unha bacteria con forma de bacilo gramnegativa bastante común.[1] Pertence ao xénero Pseudomonas, dentro do cal as análises de ARNr 16S sitúana nun grupo que leva o seu mesmo nome, P. fluorescens[2] (no xénero existen outros catro grandes grupos de homoloxía de ARNr).

Características xerais

P. fluorescens ten moitos flaxelos. Ten un metabolismo extremadamente versátil e pode encontrarse no solo e nas augas. É un anaerobio obrigado, pero certas cepas poden usar o nitrato en vez do oxíxeno como aceptor de electróns final durante a respiración celular (respiración anaerobia).

As temperaturas óptimas para o seu crecemento están entre 25 e 30°C. Dá un resultado positivo na proba da oxidase. É unha bacteria non sacarolítica.

P. fluorescens e outras pseudomónadas producen lipases e proteases termoestables.[3] Estes enzimas causan que se estrague o leite, causando amargor, degradación da caseína e viscosidade debido á produción de mucus e a coagulación de proteínas.[4][5]

O nome específico fluorescens débese a que o microbio produce unha secreción soluble dun pigmento fluorescente chamado pioverdina, que é un tipo de sideróforo.[6]

Proxectos de secuenciación xenómica

Secuenciáronse os xenomas das cepas de P. fluorescens SBW25,[7] Pf-5[8] e PfO-1.[9]

Interaccións con Dictyostelium

Hai dúas cepas de Pseudomonas fluorescens que están asociadas coa ameba Dictyostelium discoideum. Unha cepa serve como fonte de alimento e a outra non. A principal diferenza xenética entre estas dúas cepas é unha mutación do xene activador global chamado gacA. Este xene desempeña un papel clave na regulación xénica; cando este xene está mutado na cepa bacteriana non alimenticia, esta transfórmase na cepa alimenticia.[10]

Propiedades de biocontrol

Algunhas cepas de P. fluorescens (CHA0 ou Pf-5, por exemplo) presenan propiedades de biocontrol, protexendo as raíces dalgunhas especies de plantas contra fungos parasitos como Fusarium ou o oomiceto Pythium, así como algúns nematodos fitopatóxenos.[11]

Non está claro a que se deben as propiedades que promoven o crecemento da planta de P. fluorescens; entre as teorías propostas están:

  • A bacteria podería inducir unha resistencia sistémica na planta hóspede, para que poida resistir mellor o ataque dun verdadeiro patóxeno.
  • A bacteria podería superar na competencia a outros microbios (patóxenos) do solo, por exemplo, ao darlle os sideróforos unha vantaxe competitiva á hora de captar ferro.
  • A bacteria podería producir compostos antagónicos para outros microbios do solo, como os antibióticos de tipo fenazina ou cianuro de hidróxeno.

Concretamente, certos illamentos de P. fluorescens producen o metabolito secundario 2,4-diacetilfloroglucinol (2,4-DAPG), o composto que é responsable das propiedades antifitopatóxenicas e de biocontrol destas cepas.[12] O cluster do xene phl codifica factores para a biosíntese de 2,4-DAPG, regulación, exportación e degradación. Neste cluster hai anotados oito xenes, phlHGFACBDE, conservados na súa organización en cepas produtoras de 2,4-DAPG de P. fluorescens. Destes xenes, o phlD codifica unha policétido sintase de tipo III, que representa o factor biosintético clave para a produción de 2,4-DAPG. O PhlD mostra semellanzas con chalcona sintases de plantas e teorizouse que se orixinou por transferencia horizontal de xenes.[13] Aínda que a análise filoxenética e xenómica revelou que o cluster phl completo é ancestral en P. fluorescens, moitas cepas perderon esta capacidade e está situado en diferentes rexións xenómicas nas distintas cepas.[14]

Algunhas probas experimentais apoian cada unha destas teorías, en certas condicións; unha boa revisión deste asunto é a elaborada por Haas e Defago.[15]

Varias cepas de P. fluorescens, como Pf-5 e JL3985, desenvolveron unha resistencia natural á ampicilina e a estreptomicina.[16] Estes antibióticos son utilizados regularmente en investigación biolóxica como unha ferramenta de presión selectiva para promover a expresión de plásmidos.

A cepa Pf-CL145A demostrou ser unha prometedora solución para o control dos mexillóns invasores Dreissena (como o mexillón cebra). Esta cepa bacteriana é un illamento ambiental con capacidade de matar >90% destes mexillóns por intoxicación (é dicir, non mediante infección), como resultado de produtos naturais asociados coas súas paredes celulares, e tanto as células mortas coma as vivas de Pf-145A poden matar os mexillóns.[17] Despois da inxestión das células bacterianas o mexillón morre despois de sufrir lise e necrose da glándula dixestiva e o desprendemento do epitelio estomacal.[18] As investigacións feitas ata agora indican unha alta especificidade polos mexillóns Dreissena polymorpha e Dreissena bugensis, cun baixo risco de impacto sobre especies non diana.[19] A Pf-CL145A foi agora comercializada co nome Zequanox Arquivado 11 de abril de 2019 en Wayback Machine., cuxo ingrediente activo son células bacterianas mortas.

Estudos recentes mostraron que a produción da fitohormona citocinina pola cepa de P. fluorescens G20-18 é fundamental para a súa actividade de biocontrol ao activar a resistencia das plantas.[20]

Propiedades médicas

Cultivando P. fluorescens, pode producirse mupirocina (un antibiótico), que é útil no tratamento de trastornos da pel, oído e ollos.[21] O ácido libre mupirocina e os seus sales e ésteres son axentes utilizados actualmente en cremas, pomadas e sprays como tratamento da infección por Staphylococcus aureus resistente á meticilina (SARM).

P. fluorescens mostra actividade hemolítica e, como resultado, observouse que pode infectar transfusións de sangue.[22]

Enfermidades

P. fluorescens é unha causa pouco frecuente de enfermidades en humanos e adoita afectar a pacientes con sistemas inmunitarios comprometidos (por exemplo, pacientes en tratamento para o cancro). Por exemplo, desde 2004 a 2006, un gromo de P. fluorescens nos Estados Unidos afectou a 80 persoas en seis estados. A fonte de infección eran lavados salinos heparinizados contaminados usados con pacientes de cancro.[23]

P. fluorescens é tamén unha causa coñecida dun síntoma de enfermidade nos peixes consistente na podremia das aletas.

Metabolismo

P. fluorescens produce fenazina, fenazina-1-ácido carboxílico,[24] 2,4-diacetilfloroglucinol [25] e o antibiótico mupirocina activo contra o SARM.[26]

Capacidades de biodegradación

A 4-hidroxiacetofenona monooxixenase é un enzima que se encontra en P. fluorescens que transforma o piceol, NADPH, H+ e O2 en 4-hidroxifenil acetato, NADP+, e H2O.

Notas

  1. ↑ Palleroni, N.J. (1984) Pseudomonadaceae. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Krieg, N. R. and Holt J. G. (editors) Baltimore: The Williams and Wilkins Co., pg. 141 - 199
  2. ↑ Anzai; Kim, H; Park, JY; Wakabayashi, H; Oyaizu, H; et al. (Jul 2000). "Phylogenetic affiliation of the pseudomonads based on 16S rRNA sequence". Int J Syst Evol Microbiol 50 (4): 1563–89. PMID 10939664. doi:10.1099/00207713-50-4-1563. 
  3. ↑ Frank, J.F. 1997. Milk and dairy products. In Food Microbiology, Fundamentals and Frontiers, ed. M.P. Doyle, L.R. Beuchat, T.J. Montville, ASM Press, Washington, p. 101.
  4. ↑ Jay, J.M. 2000. Taxonomy, role, and significance of microorganisms in food. In Modern Food Microbiology, Aspen Publishers, Gaithersburg MD, p. 13.
  5. ↑ Ray, B. 1996. Spoilage of Specific food groups. In Fundamental Food Microbiology, CRC Press, Boca Raton FL, p. 220. I
  6. ↑ C D Cox and P Adams (1985) Infection and Immunity 48(1): 130–138
  7. ↑ Pseudomonas fluorescens
  8. ↑ "Pseudomonas fluorescens Pf-5 Genome Page". Arquivado dende o orixinal o 28 de xuño de 2009. Consultado o 11 de abril de 2019. 
  9. ↑ "Pseudomonas fluorescens PfO-1 Genome Page". Arquivado dende o orixinal o 24 de xuño de 2009. Consultado o 11 de abril de 2019. 
  10. ↑ Stallforth, Pierre; Brock, Debra A.; Cantley, Alexandra M.; Tian, Xiangjun; Queller, David C.; Strassmann, Joan E.; Clardy, Jon (2013-09-03). "A bacterial symbiont is converted from an inedible producer of beneficial molecules into food by a single mutation in the gacA gene". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110 (36): 14528–14533. ISSN 0027-8424. PMC 3767522. PMID 23898207. doi:10.1073/pnas.1308199110. 
  11. ↑ Haas, D.; Keel, C. (2003). "Regulation of antibiotic production in root-colonizing Pseudomonas spp. and relevance for biological control of plant disease". Annual Review of Phytopathology 41: 117–153. PMID 12730389. doi:10.1146/annurev.phyto.41.052002.095656. 
  12. ↑ Bangera M. G.; Thomashow L. S. (1999). "Identification and characterization of a gene cluster for synthesis of the polyketide antibiotic 2,4-diacetylphloroglucinol from pseudomonas fluorescens q2-87". Journal of Bacteriology 181: 3155–3163. 
  13. ↑ Bangera M. G.; Thomashow L. S. (1999). "Identification and characterization of a gene cluster for synthesis of the polyketide antibiotic 2,4-diacetylphloroglucinol from pseudomonas fluorescens q2-87". Journal of Bacteriology 181: 3155–3163. 
  14. ↑ Moynihan J. A.; Morrissey J. P.; Coppoolse E. R.; Stiekema W. J.; O'Gara F.; Boyd E. F. (2009). "Evolutionary history of the phl gene cluster in the plant-associated bacterium pseudomonas fluorescens". Applied and Environmental Microbiology 75 (7): 2122–2131. PMC 2663185. PMID 19181839. doi:10.1128/aem.02052-08. 
  15. ↑ Haas, D; Defago, G (2005). "Biological control of soil-borne pathogens by fluorescent pseudomonads". Nature Reviews Microbiology 3 (4): 307–19. PMID 15759041. doi:10.1038/nrmicro1129. 
  16. ↑ Alain Sarniguet; et al. (1995). "The sigma factor σs affects antibiotic production and biological control activity of Pseudomonas fluorescens Pf-5". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92 (26): 12255–12259. PMC 40335. PMID 8618880. doi:10.1073/pnas.92.26.12255. 
  17. ↑ Molloy, D. P., Mayer, D. A., Gaylo, M. J., Morse, J. T., Presti, K. T., Sawyko, P. M., Karatayev, A. Y., Burlakova, L. E., Laruelle, F., Nishikawa, K. C., Griffin, B. H. 2013. Pseudomonas fluorescens strain CL145A – A biopesticide for the control of zebra and quagga mussels (Bivalvia: Dreissenidae). J. Invertebr. Pathol. 113(1):104-114.
  18. ↑ Molloy, D. P., Mayer, D. A., Giamberini, L., and Gaylo, M. J. 2013. Mode of action of Pseudomonas fluorescens strain CL145A, a lethal control agent of dreissenid mussels (Bivalvia: Dreissenidae). J. Invertebr. Pathol. 113(1):115-121.
  19. ↑ Molloy, D. P.; Mayer, D. A.; Gaylo, M. J.; Burlakova, L. E.; Karatayev, A. Y.; Presti, K. T.; Sawyko, P. M.; Morse, J. T.; Paul, E. A. (2013). "Non-target trials with Pseudomonas fluorescens strain CL145A, a lethal control agent of dreissenid mussels (Bivalvia: Dreissenidae)". Manag. Biol. Invasions 4 (1): 71–79. doi:10.3391/mbi.2013.4.1.09. 
  20. ↑ Großkinsky DK, Tafner R, Moreno MV, Stenglein SA, García de Salamone IE, Nelson LM, Novák O, Strnad M, van der Graaff E, Roitsch T (2016). "Cytokinin production by Pseudomonas fluorescens G20-18 determines biocontrol activity against Pseudomonas syringae in Arabidopsis". Scientific Reports 6: 23310. PMC 4794740. PMID 26984671. doi:10.1038/srep23310. 
  21. ↑ "Bactroban". Arquivado dende o orixinal o 06 de xaneiro de 2012. Consultado o 11 de abril de 2019. 
  22. ↑ Gibb AP, Martin KM, Davidson GA, Walker B, Murphy WG (1995). "Rate of growth of Pseudomonas fluorescens in donated blood". Journal of Clinical Pathology 48 (8): 717–8. PMC 502796. PMID 7560196. doi:10.1136/jcp.48.8.717. 
  23. ↑ Gershman MD, Kennedy DJ, Noble-Wang J, et al. (2008). "Multistate outbreak of Pseudomonas fluorescens bloodstream infection after exposure to contaminated heparinized saline flush prepared by a compounding pharmacy". Clin Infect Dis 47 (11): 1372–1379. PMID 18937575. doi:10.1086/592968. 
  24. ↑ Mavrodi, D.V.; Ksenzenko, V. N.; Bonsall, R. F.; Cook, R. J.; Boronin, A. M.; Thomashow, L. S. (1998). "A seven-gene locus for synthesis of phenazine-1-carboxylic acid by Pseudomonas fluorescens 2-79". J. Bacteriol. 180: 2541–2548. 
  25. ↑ Achkar, Jihane; Xian, Mo; Zhao, Huimin; Frost, J. W. (2005). "Biosynthesis of Phloroglucinol". J. Am. Chem. Soc. 127 (15): 5332–5333. PMID 15826166. doi:10.1021/ja042340g. 
  26. ↑ Fuller, AT; Mellows, G; Woolford, M; Banks, GT; Barrow, KD; Chain, EB (1971). "Pseudomonic acid: an antibiotic produced by Pseudomonas fluorescens". Nature 234 (5329): 416–417. doi:10.1038/234416a0. 

Véxase tamén

Bibliografía

Appanna, Varun P.; Auger, Christopher; Thomas, Sean C.; Omri, Abdelwahab (13 June 2014). "Fumarate metabolism and ATP production in Pseudomonas fluorescens exposed to nitrosative stress". Antonie van Leeuwenhoek 106 (3): 431–438. PMID 24923559. doi:10.1007/s10482-014-0211-7. 

Cabrefiga, J.; Frances, J.; Montesinos, E.; Bonaterra, A. (1 October 2014). "Improvement of a dry formulation of Pseudomonas fluorescens EPS62e for fire blight disease biocontrol by combination of culture osmoadaptation with a freeze-drying lyoprotectant". Journal of Applied Microbiology 117 (4): 1122–1131. PMID 24947806. doi:10.1111/jam.12582. Consultado o 2 November 2014. 

Ligazóns externas