Streptomyces

Streptomyces
Kultur slide dari sebuah spesies Streptomyces
Klasifikasi ilmiah
Kerajaan:
Bacteria
Filum:
Actinobacteria
Kelas:
Actinobacteria
Ordo:
Actinomycetales
Famili:
Streptomycetaceae
Genus:
Streptomyces

Waksman & Henrici 1943
Diversitas
Sekitar 550 spesies
Sinonim

Streptoverticillium

Streptomyces adalah bakteri gram positif yang menghasilkan spora yang dapat ditemukan di tanah.[1] Bakteri ini nonmotil dan berfilamen.[1] Selain ditemukan pada tanah, bakteri ini juga dapat ditemukan pada tumbuhan yang membusuk.[1] Streptomyces dikenal juga karena memproduksi senyawa volatil yaitu Geosmin yang memiliki bau khas pada tanah.[1] Streptomyces termasuk ke dalam golongan Actinomyces yaitu bakteri yang memiliki struktur hifa bercabang menyerupai fungi dan dapat menghasilkan spora.[2]

karakteristik: Karateristik Streptomyces yang lain adalah koloni mereka yang keras, berbulu dan tidak/jarang berpigmen.[3] Streptomyces adalah organisme kemoheteroorganotrof yaitu organisme yang mampu menggunakan materi organik yang kompleks sebagai sumber karbon dan energi.[3] Materi yang mereka dapatkan berasal dari degradasi molekul ini di dalam tanah.[3] Karena sifat ini bakteri ini penting untuk menjaga tekstur dan kesuburan tanah.[3] Bakteri ini memiliki suhu optimal untuk pertumbuhan pada 25oC dan pH 8-9.[3]

Streptomyces jarang bersifat patogen, tetapi beberapa spesies seperti S. somaliensis dan S. sudanensis dapat menyebabkan mycetoma serta dapat menyebabkan penyakit scabies pada tanaman disebabkan oleh S. caviscabies dan S. scabies.[4][5]

Taksonomi

Streptomyces merupakan salah satu genus dari famili Streptomycetaceae [6] hingga saat ini mencakup hampir 576 spesies dengan jumlah yang masih terus meningkat setiap tahun.[7] Strain yang asidofil dan asam-toleran pada awalnya diklasifikasikan di bawah genus ini sebelum akhirnya dipindahkan ke Kitasatospora (1997) [8] dan Streptacidiphilus (2003).[9] Nomenklatur spesies umumnya diberikan berdasarkan pada warna hifa dan spora.

Morfologi

Genus Streptomyces termasuk bakteri aerob, Gram-positif, berfilamen yang menghasilkan hifa vegetatif yang berkembang dengan baik (diameter antara 0,5-2,0 µm) dan bercabang. Bakteri pada genus ini membentuk substrat miselium kompleks yang membantu dalam mengambil senyawa organik dari substrat. Meskipun miselia dan hifa aerial yang muncul bersifat amotil, mobilitas dilakukan dengan penyebaran spora.[10] Permukaan spora memiliki tekstur yang berserabut, berkerut, lembut, dan berduri.[11] Pada beberapa spesies, hifa aerial terdiri dari filamen yang panjang dan lurus, mengandung 50 atau lebih spora pada interval yang kurang lebih teratur, tersusun dalam ulir (verticilis). Masing-masing percabangan dari produksi vertikal, pada puncaknya, sebuah umbel, yang membawa dua hingga beberapa rantai spherical menjadi ellipsoidal, dengan spora yang lembut atau berkerut.[10] Beberapa galur membentuk rantai pendek dari spora pada hifa substrat. Struktur mirip sclerotia-, pycnidia-, sporangia-, dan synnemata- diproduksi oleh beberapa galur.

Bakteri Patogen Tanaman

Potato scab disease yang disebabkan oleh Streptomyces scabies.[12]

Sejauh ini, terdapat 10 spesies dalam genus ini yang ditemukan sebagai patogen tanaman:[7]

  1. S. scabies, merupakan agen penyebab utama potato scab disease.[13]
  2. S. acidiscabies, merupakan agen penyebab utama potato scab disease pada kondisi lingkungan tertentu.[13]
  3. S. europaeiscabiei, merupakan spesies penghasil melanin dan menjadi penyebab potato scab disease, pertama kali dideskripsikan di Prancis dan sering ditemukan di Eropa dan juga Amerika Utara.[14]
  4. S. luridiscabiei, merupakan spesies dengan spora berwarna kuning pucat hingga putih yang menjadi agen penyebab utama potato scab disease di Korea.[15]
  5. S. niveiscabiei, merupakan spesies dengan spora berwarna putih yang menjadi agen penyebab utama potato scab disease di Korea.[15]
  6. S. puniciscabiei, merupakan spesies dengan spora berwarna oranye pucat yang menjadi agen penyebab utama potato scab disease di Korea.[15]
  7. S. reticuliscabiei, merupakan spesies yang diidentifikasi sebagai penghasil netted scab di Prancis.[16]
  8. S. turgidiscabies, merupakan agen penyebab utama potato scab disease di negara-negara Nordik, Jepang, Amerika Utara dan bagian lain dunia.[14]
  9. S. ipomoeae, merupakan spesies yang memiliki aktivitas ligninolitik yang tinggi, melarutkan lignin saat tumbuh dalam kondisi fermentasi keadaan padat pada jerami gandum.[17]
  10. S. stelliscabiei

Manfaat

Diketahui pula bahwa Streptomyces adalah sumber utama senyawa antibiotik dewasa ini.[18] Saat ini, Streptomyces memproduksi lebih dari dua pertiga antibiotik alami yang berguna secara klinis.[18] Streptomycin adalah salah satu contoh antibiotik terkenal yang berasal dari Streptomyces.[18] Antibiotik primer tersebut dapat diaplikasikan pada manusia (sebagai obat antikanker, immunoregulator) atau digunakan sebagai herbisida, agen anti-parasit, dan penghasil beberapa enzim penting untuk industri makanan dan industri lainnya.[18] Streptomyces dikenal karena kemampuannya untuk mensintesis senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain, antara lain Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholerae, Salmonella typhi, Staphylococcus aureus, dan Shigella dysenteriae.[19]

Antibiotik yang dihasilkan oleh Streptomyces sangat banyak, antara lain neomisin dan kloramfenikol.[20] Selain itu antibiotik streptomisin juga dinamakan berdasarkan bakteri penghasilnya, yaitu Streptomyces griseus.[21] Antibiotik yang dihasilkan oleh genus ini antara lain nystatin dari S. noursei, amphotericin B dari S. nodosus, natamycin dari S. natalensis, erythromycin dari S. erythreus, neomycin dari S. fradiae, streptomycin dari S. griseus, tetrasiklin dari S. rimosus, vancomycin dari S. orientalis, rifamycin dari S. mediterranei, chloramphenicol dari S. venezuelae, puromycin dari S. alboniger dan lincomycin dari S. lincolnensis.[22]

Senyawa Obat yang Dihasilkan

Streptomyces merupakan genus penghasil antibiotik terbesar, yang dapat memproduksi obat-obatan antibakteri, antijamur, dan antiparasit, dan juga berbagai senyawa bioaktif lainnya, seperti imunosupresan.Kesalahan pengutipan: Parameter dalam tag <ref> tidak sah;

  1. Daptomycin adalah antibiotik lipopeptida siklik yang diproduksi oleh Streptomyces roseosporus NRRL 11379. Daptomycin memiliki aktivitas antibakteri yang kuat secara in vitro terhadap patogen Gram-positif, termasuk Staphylococcus aureus yang resisten terhadap vankomisin, S. aureus resisten methicillin (MRSA), serta strain yang tahan antibiotik lainnya.[23]
  2. Fosfomycin merupakan metabolit sekunder yang diisolasi dari Streptomyces fradiae, yang menunjukkan aktivitas antibiotik terhadap stafilokokus, pneumokokus, dan bakteri Gram-negatif.[15]
  3. Lincomycin yang menargetkan ribosom secara efektif menginduksi ekspresi gen yang terlibat dalam metabolisme sekunder pada strain Streptomyces ketika ditambahkan ke media kultur pada konsentrasi di bawah minimum inhibitory concentration (MIC). Salah satu strain yang dapat menghasilkan lincomycin sebagai hasil metabolism sekundernya yaitu Streptomyces lividans 66.[24]
  4. Neomycin adalah antibakteri topikal dengan toksisitas rendah. Antibiotik ini digunakan untuk mengobati berbagai macam infeksi bakteri termasuk penyakit kulit, luka-luka, dan tuberkulosis. Neomisin adalah senyawa bakteriostatik yang aktif melawan bakteri Gram-positif, Gram-negatif, dan tahan asam. Pertama kali diisolasi dari Streptomyces fradiae, ditetapkan menjadi strain terbaik untuk produksi neomycin.[25]
  5. Puromycin merupakan antibiotik sekaligus agen antitumor yang dapat menghambat sintesis protein, dihasilkan oleh Streptomyces alboniger.[26]
  6. Streptomisin adalah antibiotik aminoglikosida yang diproduksi oleh kelompok aktinomiset tanah yaitu Streptomyces griseus. Antibiotik ini bekerja dengan mengikat subunit ribosom 30S dari organisme yang rentan dan mengganggu langkah inisiasi serta elongasi dalam sintesis protein. Streptomycin bersifat bakterisidal.[27]
  7. Tetracycline merupakan antibiotik yang dihasilkan oleh Streptomyces aureofaciens terutama di lingkungan dengan kandungan ion klorida yang rendah.[28]
  8. Oleandomycin merupakan antibiotik yang disekresikan oleh Streptomyces antibioticus yang dimediasi oleh transporter OleB ABC.[29]
  9. Tunicamycin merupakan antibiotik asil nukleosida lemak yang diproduksi oleh beberapa aktinomiset, kebanyakan Streptomyces, salah satunya Streptomyces chartreusis. Antibiotik ini terdiri dari inti 11-karbon unik (tunikamin) dihiasi dengan urasil, N-asetilglukosamin (GlcNAc) dan variabel lemak asil moieties yang dapat menghambat biosintesis dinding sel pada bakteri Gram-positif dan juga menghambat protein N-glikosilasi pada eukariot.[30]
  10. Mycangimycin merupakan antibiotik poliena peroksida yang menunjukkan peran ekologis, secara selektif menghambat antagonis jamur kumbang, Ophiostoma minus. Antibiotik ini dihasilkan oleh Streptomyces sp. SPB74.[31]
  11. Boromisin adalah antibiotik polieter makrolida tua yang diisolasi dari Streptomyces antibioticus. Boromycin produk alami pertama dan antibiotik pertama yang ditemukan mengandung unsur boron.[32]
  12. Bambermycin (moenomycin, flavophospholipol) merupakan antimikroba fosfoglikolipid yang diproduksi oleh berbagai strain Streptomyces. Antibiotik ini aktif terutama dalam melawan bakteri Gram-positif karena dapat menghambat transglikosilase, dengan demikian dapat menghambat sintesis dinding sel.[33]

Antifungal

Streptomycetes menghasilkan banyak senyawa antijamur yang penting untuk pengobatan, termasuk nistatin (dari S. noursei), amfoterisin B (dari S. nodosus),[34] dan natamycin (dari S. natalensis).

Referensi

  1. ^ a b c d (Inggris) Madigan MT, Martinko JM. 2006. Brock Biology of Microorganisms. Ed ke-11. New Jersey: Pearson Education. Hal. 88-95.
  2. ^ (Inggris)Srivibool R, Sukchotiratana M. 2006. Bioprespective of actinomycetes isolates from coastal soils: A new source of antimicrobial producers. Songklanakarin J Sci Technol 28(3):493-499.
  3. ^ a b c d e (Inggris) Paustian T. 2008. Microbiology and bacteriology: The world of microbes. [terhubung berkala]. http://www.bact.wisc.edu/ microtextbook/index.php?module=Book&func=displayarticle&art_id=93 [25 Apr 2009].
  4. ^ (Inggris) Paredes MGP et al. 2007. Catheter-related bacteremia due to Streptomyces: Clinical significance of Streptomyces isolation in cultures. Rev Clin Esp 1:21-23.
  5. ^ (Inggris) Hahn D, Amann RI, Ludwig W, Akkermans AD, Schleifer KH. 1992. Detection of micro-organisms in soil after in situ hybridization with rRNA-targeted, fluorescently labelled oligonucleotides. J Gen Microbiol 138:879-887.
  6. ^ (Inggris) Anderson, AS; Wellington, Elizabeth (2001). "The taxonomy of Streptomyces and related genera". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 51 (3): 797–814. doi:10.1099/00207713-51-3-797. PMID 11411701.
  7. ^ a b (Inggris) Labeda, D. P. (2010). "Multilocus sequence analysis of phytopathogenic species of the genus Streptomyces". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 61 (10): 2525–31. doi:10.1099/ijs.0.028514-0. PMID 21112986.
  8. ^ (Inggris) Zhang, Z.; Wang, Y.; Ruan, J. (1997). "A Proposal to Revive the Genus Kitasatospora (Omura, Takahashi, Iwai, and Tanaka 1982)". International Journal of Systematic Bacteriology. 47 (4): 1048–54. doi:10.1099/00207713-47-4-1048. PMID 9336904.
  9. ^ (Inggris) Kim, Seung Bum; Lonsdale, J; Seong, CN; Goodfellow, M (2003). "Streptacidiphilus gen. Nov., acidophilic actinomycetes with wall chemotype I and emendation of the family Streptomycetaceae (Waksman and Henrici (1943)AL) emend. Rainey et al. 1997". Antonie van Leeuwenhoek. 83 (2): 107–16. doi:10.1023/A:1023397724023. PMID 12785304. S2CID 12901116.
  10. ^ a b (Inggris) Chater, Keith (1984). "Morphological and physiological differentiation in Streptomyces". In Losick, Richard (ed.). Microbial development. pp. 89–115. doi:10.1101/087969172.16.89 (inactive 2020-09-09). ISBN 978-0-87969-172-1. Retrieved 2012-01-19.
  11. ^ (Inggris) Dietz, Alma; Mathews, John (1971). "Classification of Streptomyces spore surfaces into five groups". Applied Microbiology. 21 (3): 527–533. doi:10.1128/AEM.21.3.527-533.1971. PMC 377216. PMID 4928607.
  12. ^ van der Wolf, Jan M.; De Boer, Solke H. (2007). Potato Biology and Biotechnology (dalam bahasa Inggris). Elsevier. hlm. 595–617. doi:10.1016/b978-044451018-1/50069-5. ISBN 978-0-444-51018-1. 
  13. ^ a b (Inggris) Van der Wolf, J. M., & De Boer, S. H. (2007). Bacterial Pathogens of Potato. Potato Biology and Biotechnology, 595–617. doi:10.1016/b978-044451018-1/50069-5
  14. ^ a b (Inggris) Johansen, T. J., Dees, M. W., & Hermansen, A. (2014). High soil moisture reduces common scab caused by Streptomyces turgidiscabies and Streptomyces europaeiscabiei in potato. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B — Soil & Plant Science, 65(3), 193–198. doi:10.1080/09064710.2014.988641 Kesalahan pengutipan: Tanda <ref> tidak sah; nama "joh" didefinisikan berulang dengan isi berbeda
  15. ^ a b c d (Inggris) Park, D. H. (2003). Streptomyces luridiscabiei sp. nov., Streptomyces puniciscabiei sp. nov. and Streptomyces niveiscabiei sp. nov., which cause potato common scab disease in Korea. INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY, 53(6), 2049–2054. doi:10.1099/ijs.0.02629-0 Kesalahan pengutipan: Tanda <ref> tidak sah; nama "par" didefinisikan berulang dengan isi berbeda
  16. ^ (Inggris) Bouchek-Mechiche, K., Gardan, L., Andrivon, D., & Normand, P. (2006). Streptomyces turgidiscabies and Streptomyces reticuliscabiei: one genomic species, two pathogenic groups. INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY, 56(12), 2771–2776. doi:10.1099/ijs.0.63161-0
  17. ^ (Inggris)Arias, M. E., Blánquez, A., Hernández, M., Rodríguez, J., Ball, A. S., Jiménez-Morillo, N. T., … González-Pérez, J. A. (2016). Role of a thermostable laccase produced by Streptomyces ipomoeae in the degradation of wheat straw lignin in solid state fermentation. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 122, 202–208. doi:10.1016/j.jaap.2016.09.023
  18. ^ a b c d (Inggris) Okami Y, Hotta K. 1988. Actinomycetes in Biotechnology. London: Academic Pr. Hal. 11-19.
  19. ^ (Inggris) Dhanasekaran D et al. 2005. Screening of salt pans Actinomycetes for antibacterial agents. The Internet J Microbiol 1:2.
  20. ^ (Inggris) Kieser T, Bibb MJ, Buttner MJ, Chater KF, Hopwood DA. 2000. Practical Streptomyces Genetics. Norwich: John Innes Foundation. Hal. 15-23.
  21. ^ (Inggris) Waksman SA. 1969. Success and failure in the search for antibiotics. J Appl Microbiol 2:54-58.
  22. ^ (Inggris) Watve MG, Tickoo R, Jog MM, Bhole BD. 2001. How many antibiotics are produced by the genus Streptomyces? Arch Microbiol 176(5):386–390.
  23. ^ (Inggris)Miao, V. (2005). Daptomycin biosynthesis in Streptomyces roseosporus: cloning and analysis of the gene cluster and revision of peptide stereochemistry. Microbiology, 151(5), 1507–1523. doi:10.1099/mic.0.27757-0
  24. ^ (Inggris) Mukai, K., Kobayashi, M., Hoshino, K., Maruyama, T., Hayashi, D., Hamauzu, R., & Hosaka, T. (2020). Lincomycin-Induced Secondary Metabolism in Streptomyces lividans 66 with a Mutation in the Gene Encoding the RNA Polymerase Beta Subunit. Current Microbiology. doi:10.1007/s00284-020-02126-9
  25. ^ (Inggris) Vastrad, B. M., & Neelagund, S. E. (2014). Optimization of Medium Composition for the Production of Neomycin by Streptomyces fradiae NCIM 2418 in Solid State Fermentation. Biotechnology Research International, 2014, 1–11. doi:10.1155/2014/674286
  26. ^ (Inggris) Sankaran, L., & Pogell, B. M. (1975). Biosynthesis of Puromycin in Streptomyces alboniger: Regulation and Properties of O-Demethylpuromycin O-Methyltransferase. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 8(6), 721–732. doi:10.1128/aac.8.6.721
  27. ^ "Streptomycin". go.drugbank.com. 30 December 2020. Diakses tanggal 30 December 2020. 
  28. ^ (Inggris) Darken, M. A., Berenson, H., Shirk, R. J., and Sjolander, N. O. (1959). Production of Tetracycline by Streptomyces aureofaciens in Synthetic Media. ASM Journal, 8, 46-51
  29. ^ (Inggris) Dyson, P. (2009). Streptomyces. Encyclopedia of Microbiology, 318–332. doi:10.1016/b978-012373944-5.00037-7
  30. ^ (Inggris) Widdick, D., Royer, S. F., Wang, H., Vior, N. M., Gomez-Escribano, J. P., Davis, B. G., & Bibb, M. J. (2018). Analysis of the Tunicamycin Biosynthetic Gene Cluster of Streptomyces chartreusis Reveals New Insights into Tunicamycin Production and Immunity. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 62(8). doi:10.1128/aac.00130-18
  31. ^ (Inggris) Oh, D.-C., Scott, J. J., Currie, C. R., & Clardy, J. (2009). Mycangimycin, a Polyene Peroxide from a MutualistStreptomycessp. Organic Letters, 11(3), 633–636. doi:10.1021/ol802709x
  32. ^ (Inggris) Moreira, W., Aziz, D. B., & Dick, T. (2016). Boromycin Kills Mycobacterial Persisters without Detectable Resistance. Frontiers in Microbiology, 7. doi:10.3389/fmicb.2016.00199
  33. ^ (Inggris) Pfaller, M. A. (2006). Flavophospholipol use in animals: Positive implications for antimicrobial resistance based on its microbiologic properties. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, 56(2), 115–121. doi:10.1016/j.diagmicrobio.2006.03.014
  34. ^ (Inggris)Procópio RE, Silva IR, Martins MK, Azevedo JL, Araújo JM (2012). "Antibiotics produced by Streptomyces". The Brazilian Journal of Infectious Diseases. 16 (5): 466–71. doi:10.1016/j.bjid.2012.08.014. PMID 22975171.