Higher order Taxa
Species
Serratia marcescens
Description and Significance
Serratia marcescens is a motile,short rod-shaped, Gram-negative, facultative anaerobe bacterium, classified as an opportunistic pathogen., Det blev opdaget i 1819 af Bartolomeo Bi .io i Padua, Italien. Bi .io navngav slægten Serratia til ære for og italiensk fysiker ved navn Serratia, og valgte marcescens til artsnavnet efter det latinske ord for forfald . Serratia marcescens blev først antaget at være ufarlig (ikke-patogen). På grund af dets evne til at producere rød pigmentering blev den først brugt i 1906 som en markør for at spore bakterieaktivitet eller transmission . Det var først senere i 1950 ‘ erne, at den amerikanske regering eksperimenterede med Serratia marcescens og de skadelige virkninger, som bakteriens årsager blev afsløret., En undersøgelse ved hjælp af Serratia marcescens blev udført for at bestemme muligheden for, at biologiske våben overføres af vindstrøm. I den berømte “Operation Sea Spray” fyldte den amerikanske hær balloner med Serratia marcescens og eksploderede dem over San Fransisco. Serratia marcescens blev valgt, fordi det let blev sporet på grund af dets pigmentproduktion. Der var imidlertid en stigning i antallet af lungebetændelse og urinvejsinfektioner rapporteret i regionen kort efter,at eksperimentet blev udført ., Selvom Serratia marcescens blev klassificeret som et humant patogen i 1960 ‘erne, brugte videnskabsmand det stadig som en bakteriel sporstof langt ind i 1970’ erne .
optimalt vokser Serratia marcescens ved 37 .C, men den kan vokse i temperaturer, der spænder fra 5-40. C. De vokser i pH-niveauer, der spænder fra 5 til 9. Serratia marcescens er kendt for den røde pigmentering, den producerer kaldet prodigiosin. Prodigiosin består af tre pyrrolringe og produceres ikke ved 37 C C, men ved temperaturer under 30 .C., Den røde pigmentproduktion er ikke til stede i alle stammer, men hos dem, den er til stede, kan den ligne blod . Dette og det faktum, at Serratia marcescens, der typisk vokser på brød og kirkeoblater, der er gemt i fugtige steder, har ført forskerne til at foreslå, Serratia forurening som en mulig forklaring for transsubstantiation mirakler (konvertering af brød til legeme og blod i Kristus). For eksempel siger historien om Bolsenas mirakel, at en præst i 1263 med tvivl om Kristi tilstedeværelse i den indviede vært præsiderede en masse i basilikaen Bolsena., Efter at have talt indvielsens ord begyndte blodet at dryppe fra den indviede vært på hans hænder og Alteret . Denne begivenhed blev afbildet af Raphael på Vatikanets vægge .
Genom Struktur
genom af Serratia marcescens stamme Db11 blev sekventeret af Sanger Institute med collaboaration af Dr. Jonathan Ewbank af Centre d’Immunologie de Marseille Luminy. Det færdige genom består af et enkelt cirkulært kromosom på 5,113,802 bp indeholdende et G+C-indhold på 59,51% .,
cellestruktur og metabolisme
Serratia marcescens er kort og stavformet. Det er en fakultativ anaerobe, hvilket betyder, at den kan vokse i enten tilstedeværelsen af ilt (aerob) eller i fravær af ilt (anaerob). Primært det bruger gæring som middel til at indsamle energi og enzymer (superoxid dismutase, katalase eller peroxider) at beskytte det fra reaktive ilt arter, så det kan leve i iltet miljøer. Serratia marcescens er en gramnegativ bakterie., Gram-negative bakterier har en tynd cellevæg lavet af et enkelt lag peptidoglycan, der er indesluttet af en ydre membran. Den ydre membran har lipopolysaccharider (LPS), som er en speciel slags phospholipid sammensat af fedtsyrer, der er bundet til en glucosaminphosphatdimer. En glucosamin er derefter knyttet til en kerne polysaccharid, der strækker sig til O polysaccharider. Den ydre membran tjener også som et middel til at regulere optagelsen af næringsstoffer og udelukkelsen af toksiner. De proteinporer og transportører, der findes i kuvertlagene, varierer i selektivitet .,
Serratia marcescens er bevægelig og rejser på flere forskellige måder. En enkelt Serratia marcescens-bakterie kan svømme med brugen af dens flagellum . Som gruppe kan de sværme sammen på agar med lavere koncentrationer (0 .5-0.8%) . Sværmercellerne kan variere i længde fra 5-30 µm, og de er meget flagellerede og ikke-godkendte. Serratia marcescens har omkring 100-1000 flagella pr . Serratia marcescens kan også danne en biofilm (kompleks struktur lavet af udskilt mucilaginøs matritoat danne en beskyttende belægning, hvori de er indkapslet ).,
Hydrolyse af kasein er ikke et almindeligt træk, og er derfor nyttigt i differentiering af Serratia marcescens fra 438 stammer af Enterobakterier og Pseudomonadaceae familier . Serratia marcescens har den reproducerbare evne til at nedbryde kasein, der producerer en clearing på mælk agar plader. Casein er et protein udfældet fra mælk, der danner grundlaget for ost og visse plastmaterialer . Serratia marcescens bruger ekstracellulære en .ymer kaldet proteaser til at nedbryde peptidbindingerne (CO-NH) i kasein ., Tilsvarende nedbryder et ekstracellulært en .ym kaldet gelatinase gelatine, et ufuldstændigt protein, der mangler tryptophan. Gelatinehydrolyse omdanner proteinet til individuelle aminosyrer og får det til at flyde under kolde forhold (under 25 .C), når det ellers ville være fast.
Der er andre biokemiske tests, der hjælper med at identificere Serratia marcescens i laboratoriet. Det er negativt for den methylrødt test på grund af deres produktion af 2, 3 – butandiol og ethanol, men positiv for Voges-Proskauer test, der viser, at en organismes evne til at konvertere pyruvat til acetoin ., Serratia marcescens er negativ for syreproduktion på lactose, men positiv glucose og saccharose (med gasproduktion) gæring. Nitratprøver er positive, da nitrat generelt bruges som den endelige elektronacceptor snarere end ilt . Citrat (positiv test) anvendes af Serratia marcescens til fremstilling af pyruvinsyre. Det er positivt for decarboxylase, som er fjernelse af en etage gruppe fra en aminosyre, der producerer en amin og kuldioxid.Den røde pigmentering (prodigiosin), som Serratia marcescens er kendt for, kan være en kendetegnende faktor, men er kun til stede i nogle stammer., Det vides ikke nøjagtigt, hvorfor dette er, men det antages, at det er et tæt reguleret genprodukt. Prodigiosin kan udløse kroppens immunsystem (antistoffer og T-celler), så det er muligt at Serratia marcescens, der lever i en menneskelig krop vil begrænse prodigiosin syntese og dermed undslippe påvisning af værtens immunsystem. Mange stammer synes at have mistet evnen til at producere det overhovedet.
økologi
Serratia marcescens er allestedsnærværende. Det er almindeligt forekommende i jord, vand, planter og dyr., Det er bredt til stede i ikke drikkevand i underudviklede lande på grund af dårlig chlorering. Denne mikroorganisme er et fælles middel, der er ansvarlig for forurening af Petri-plader i laboratorier, og det viser sig også at vokse på brød . Selvom S. marcescens er en patogen mikroorganisme, er det kun tilfældet med immunkompromitterede individer som dem, der findes på hospitaler, hvor mange af de dokumenterede infektioner finder sted., Transmissionsmåden for denne mikroorganisme er enten ved direkte kontakt eller ved katetre, dråber, saltvandsløsninger og andre opløsninger, der antages at være sterile .
patologi
Serratia marcescens er et opportunistisk patogen, der forårsager nosokomielle infektioner. Det er resistent over for mange antibiotika, der traditionelt bruges til behandling af bakterielle infektioner, såsom penicillin og ampicillin ., Dette skyldes alle Serratia marcescens ‘ egenskaber; unik membran (LPS) som Gram-negative bakterier, evnen til at overleve under aerobe og anaerobe forhold og dens bevægelighed . De fleste stammer er resistente over for flere antibiotika på grund af tilstedeværelsen af R-faktorer (gener, der koder for antibiotikaresistens) på plasmider .Der er mange sygdomme, der er forbundet med Serratia marcescens: sepsis, bakteriæmi, meningitis og cerebrale abscesser, urinvejsinfektioner, osteomyelitis, okulær infektioner, og endocarditis ., På grund af den brede vifte af sygdomme, som Serratia marcescens forårsager, er der ikke et afgørende symptom eller oprindelseskilde. De producerede biofilm er generelt patogene i kroppen .
Som nævnt i cellestrukturen er LPS-laget også fastgjort til den ydre membran af den Gram-negative bateria. LPS fungerer som et endotoksin (en cellekomponent, der er ufarlig, så længe patogenet forbliver intakt). Frigivelsen af LPS ville overstimulere værtsforsvaret og få dem til at gennemgå dødbringende endotoksisk chok ., Tilstedeværelsen af LPS gør det derfor vanskeligt at dræbe Serratia marcescens uden at forårsage værtens cellers død.
Nogle af antibiotika har vist sig at være effektiv mod Serratia marcescens er antipseudomonal beta-lactam antibiotika, som dræber bakterier ved at hæmme cellevæg syntese. Selvom de er blevet udviklet og brugt til at dræbe pseudomonas, har de også vist sig effektive mod Serratia marcescens og andre nært beslægtede gramnegative bakterier. En del af den problematiske karakter af denne organisme er dens evne til at kolonisere enhver overflade., For eksempel er Serratia marcescens blevet identificeret som den mest almindelige organisme, der findes i både hornhindeafskrabninger og kontaktlinser . Det har imidlertid vist sig, at polyateruaternium-1 (et biocid, der anvendes kommercielt i en desinficerende opløsning af kontaktlinser) er aktiv mod den cytoplasmatiske membran i Serratia marcescens .
R-faktorer
S. marcescens indeholder disse R-faktorer, som er en bestemt type plasmid, der bærer en eller flere gener, som giver resistens over for forskellige typer antimikrobielle stoffer.,R-faktorernes Bidrag til serratias resistens over for forskellige lægemidler er blevet undersøgt så langt tilbage som 1969. Denne undersøgelse fandt, at ud af 22 flere resistente strians, 21 var i stand til at overføre en form for deres modstand mod andre. Denne undersøgelse viste også, at lægemiddelresistens var langt mere udbredt i Serratia end i noget andet almindeligt isoleret medlem af Enterobacteriaceae., Det blev også konstateret, at R-faktorerne ikke kun formidlede lægemiddelresistens over for de stammer, der engang var modtagelige for visse lægemidler, men det gav yderligere yderligere resistens over for lægemidler, som stammerne allerede tidligere var resistente over for . Siden da har andre eksperimenter konkluderet, at overførselssystemet af R-faktorer i Serratia marcescens kan være temperaturfølsomme og mere tilbøjelige til at forekomme mellem de organismer, der viser sig at være tættere beslægtet fylogenetisk.
Efflu Pumpspumper
ikke kun S., marcescens har R-faktorer, der koder gener for særlig lægemiddelresistens, men det indeholder også sofistikerede efflu .pumper, som yderligere fjerner toksiner, der kan være dødelige for mikroorganismen. Specifikt var Sde .y den første multidrugsudstrømningspumpe, der tilhørte familien RND (Resistance-Nodulation-Cell Division), der blev fundet i S. marcescens. Sde-genet viser sig at være medlem af RND-familien, mens SDE.er medlem af membranfusionsproteinerne., Når de fungerer korrekt (umuteret), reducerer disse proteiner organismens modtagelighed for erythromycin, tetracyclin, norflo .acin, ben .alkoniumchlorid, ethidiumbromid, acriflavin og rhodamin 6G (reference 4). Andre efflu.pumper er også blevet kategoriseret såsom SdeAB RND pumpe og SdeCDE rnd pumpe. Førstnævnte fungerer med en bred substratspecificitet, og sidstnævnte består af et membranfusionsprotein (MFP)og to forskellige RND-transportører (SdeD og SdeE).
en Anden type af multidrug efflux-pumpe, der findes i denne mikroorganisme er en ABC-type efflux-pumpe kaldet SmdAB., Både SmdA og SmdB gener skal være til stede og er nødvendige for resistens.
Aktuelle Forskning
En nylig undersøgelse viser, at Serratia marcescensost3 producerer en roman prodigiosin kaldet MAMPDM ((2,2′-dipyrrylmethene)), der kan have en væsentlig indvirkning på kræftbehandling. Dette røde pigment demonstrerede en selektiv cytotoksisk aktivitet i kræftcellelinjer, men i modsætning hertil afslørede det en reduceret toksicitet for ikke-maligne celler. De kom til den konklusion, at Serratia marcescensost3 på en gang kan bruges som kilde til at udvikle en anti-kræftforbindelse .,
en anden undersøgelse antyder, at Serratia marcescens-stamme NCTC 10211 kan tjene som et probiotikum til inhibering af væksten af H. pylori, det forårsagende middel til mavesår . Ved undersøgelse af flere forskellige arter og bakteriestammer afslørede Serratia marcescens stamme NCTC 10211 slående inhiberings zonesoner, når de blev inokuleret med forskellige Hp-stammer.Komponenterne og / eller mekanismen involveret i hæmning af Hp-proliferation er stadig ikke godt forstået. Yderligere forskning er nødvendig for at isolere og karakterisere de hæmmende stoffer, så de kan bruges til Hp-terapi., Det er stort set uklart, om Serratia marcescens har bakteriedræbende aktivitet, eller om fremmer ændringer i HP ‘ s fysiologi og morfologi.
Serratia marcescens har en unik evne til at producere ekstracellulære en .ymer (28). Flere sådanne en .ymer har vist sig at have evnen til at nedbryde chitin, et stof, der hovedsageligt omfatter svampecellevægge (28). Disse chitinolytiske en .ymer kunne have mulige Industrielle og landbrugsmæssige anvendelser, såsom introduktion af disse gener til chitinnedbrydende en .ymer i afgrøder såvel som fermentative bakterier (28)., Yderligere forskning i proteinmodifikation af nukleotidsekvenser ville muliggøre forbedret ekspression af chitinproducerende gener og således tilvejebringe en beskyttelsesmekanisme for modtagelige planter og fermentative bakterier mod svampeinfektioner (28).
1.amh10. “Serratia Marcescens.”MicrobLog.com. 4 August 2006. 7.Nov. 2008. © 2008 <http://microblog.me.uk/89>
6.Vårbygsorters Caroline, Brian V. Jones, Eshwar Mahenthiralingam, A. Denver Russell og Jean-Yves Maillard., “Identifikation af gener involveret i følsomheden af Serratia marcescens til polyateruaternium-1.”Journal of Antimicrobial Chemotherapy (2004) 54, 370-375
7.”Uddrag fra Serratia .”Emedicine.com.19 Nov. 2008. © 1996-2006 af WebMD <http://www.emedicine.com/med/byname/serratia.htm>
10.”Serratia Marcescens Bakterier.”serratia-marcescens.org.9. Nov. 2008. <http://www.serratia-marcescens.org/>
12.Salisbury, Josephillaiam og Joseph Likos. Hydrolyse af kasein: differentialhjælpemiddel til identifikation af Serratia marcescens. J. clin. Sti.,, 1972, 25, 1083-1085
14.”Serratia marcescens.”Wikipedia.org.24. Okt. 2008. 19.November. 2008. <http://en.wikipedia.org/wiki/Serratia_marcescens>
15.Schlegel, Hans. Generel Mikrobiologi. Geor Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1992. s. 88.
16.Shapiro, James og Martin d .orkin. Bakterier som multicellulære organismer. 1997 1997 af O 1997ford University Press, Inc. 210
17.Simurda, Maryanne. “Institut for biologi Fakultet og forskning.”9 Nov . 2008. <http://biology.wlu.edu/simurda.htm>
18.Slonczewski, Joan og John Foster., Mikrobiologi: En Videnskab Under Udvikling. © 2009 W. W. Norton & Company, Inc. s. 91, 488
20.Yuko Tanaka, Junko Yuasa, Masahiro Baba, Taichiro Tanikawa, Yoji Nakagawa og Tohey Matsuyama. “Temperaturafhængig bakteriostatisk aktivitet af Serratia marcescens”. Microb. Environ.. Vol. 19: 236-240 (2004) .
21. http://www.sanger.ac.uk/Projects/S_marcescens/
22. http://commtechlab.msu.edu/sites/dlc-me/zoo/microbes/serratia.html
23. Cooksey Robert, Grace Thorne, Edmund Farrar. “R-faktor medieret antibiotikaresistens i Serratia marcescens . Antimikrobiapræparater Og Kemotheraphy. Bind 10. Ingen., 1. juli 1976 s. 123-127.
24. Belgic, Sanela og Elizabeth A. Worobec. “Karakterisering af Serratia marcescens SdeCDE multidrug efflux-pumpe undersøgt via gen-knockout mutagenese”. Institut for Mikrobiologi, University of Manitoba, Winnipeg, MB R3T 2N2, Canada.
25. Taira Matsuo, Chen Jing, Yusuke Minato, Wakano Ogawa, Tohru Mizushima, Teruo Kuroda, og Tomofusa Tsuchiya. “SmdAB, en Heterodimerisk Multidrug-Efflu Pumppumpe af ABC-type, i Serratia marcescens. Tidsskrift for bakteriologi, Jan.2008, s.648-654.
27. Krausse, K. Piening, U. Ullman., “Hæmmende virkninger af forskellige mikroorganismer på væksten af Heliobacter pylori. Brev i anvendt Mirobiologi 2005, 40, 81-86.
28. Hejazi, A.,og Falkiner, F. R. “Serratia marcescens” Journal of Medical Microbiology, 1997. Bind 46. 903-912.
Redigeret af Irina Mashenko og Abrehet Tesfamicael studerende af M Glogowski på Loyola University 1- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC87738/
Leave a Reply