Bacillus clausii es una bacteria en forma de bacilo, Gram-positiva, móvil, que formaesporas y que vive en el suelo. Actualmente se clasifica como probiótico; pertenece al grupo de microorganismos que mantienen una relación simbiótica con el organismo huésped.1 Actualmente está siendo estudiada en infecciones respiratorias2 y algunos trastornos gastrointestinales.
Bacillus clausii es Gram-positivas, móviles, formadora de esporas y como la mayoría de las bacterias Bacillus, es en forma de barra. Las colonias de B. clausii forman márgenes filamentosos que aparecen crema de color blanco. B. clausii es alcalifílica y produce una clase de subtilisinas conocidas como proteasas de alto alcalina. La proteasa de Bacillus clausii cepa 221, la proteasa H-221, fue la primera enzima para ser identificado en una alcalifílica Bacillus . [1] La naturaleza alcalifílica del organismo también ha demostrado que sea útil en la prevención y el tratamiento de diversos trastornos gastrointestinales como un bacterioterapia oral. [2] Este organismo se puede encontrar en muchos ambientes alcalinos, incluyendo el suelo y el hábitat marino.
El B. clausii cepa KSM-K16 se obtuvo a partir de muestras de suelo, y su posición phylogenic como miembro de B. clausii se identificó utilizando Bacillus clausii DSM 8716 como una cepa- referencia también aislado a partir de una muestra de suelo. DSM 8716 fue identificado como una novela Bacillus especies por Nielsen et. todo, con características únicas que se detallan en la estructura celular y el metabolismo . Las técnicas utilizadas para determinar la clasificación de KSM-K16 incluyen 16S rRNA secuenciación, que compara directamente dos o más cepas de secuencias de rRNA para determinar secuencia homology- en este caso la secuencia de KSM-K16 con la de DSM 8716. Otras técnicas de clasificación que incluye análisis de ácidos grasos, que identifica los ácidos grasos en la membrana, y pruebas de utilización de carbohidratos, que establecen las características metabólicas del organismo. Se observó crecimiento de KSM-K16 en el rango de temperatura de 15-50 ° C y el intervalo de pH de 7-10.5, con un crecimiento óptimo a 40 ° C y pH 9,0. La cepa KSM-K16 produce la proteasa alcalina alta, M-proteasa, que se hyperproduced por un mutante utilizado en compacta resistente detergente escala industrial. Esta proteasa, entre otras enzimas utilizadas por B. clausii organismos, están siendo estudiados ampliamente para entender su capacidad para funcionar en tales condiciones alcalinas para su posible uso biotecnología, haciendo que el genoma de B. clausii una herramienta necesaria. [3]
Estructura del genoma
El Bacillus clausii KSM-K16 genoma completo es un cromosoma circular. El cromosoma se compone de 4.303.871 nucleótidos. Este genoma contiene 4.204 genes, de los cuales 4096 son la codificación de proteínas y 96 código para los ARN. El contenido de GC de B. clausii KSM-K16 es 44%, uno de los contenidos más altos de GC entre los Bacillus microbios. Los genes más estudiados en el cromosoma incluyen M-proteasa y otras proteasas alcalinas adaptadas que han sido de rayos X cristalizado sobre la base de la secuencia del genoma y erm genes -relacionado (ver Investigaciones actuales ). [4]
Estructura celular y el metabolismo
Bacillus clausii es una forma de varilla, microbio gram-positivo, lo que significa que está rodeada por una pared celular de espesor. La pared celular se compone de la murien peptidoglicano. B. clausiicélulas tienden a alinearse en la formación de tipo cadena, observable como una célula de vástago largo. B. clausii es un microbio que produce endosporas que crea spored elipsoidal situado subterminal o paracentralmente en el esporangio. Las esporas de B. clausii son resistentes a muchos antibióticos como eritromicina, lincomicina, cefalosporinas, y cicloserina. [5]
Bacillus clausii cepa DSM 8716 se observó originalmente como una nueva especie de las características de capacidad para hidrolizar la caseína, la capacidad de reducir el nitrato, y capacidad de crecer a 50 ° C. Otras pruebas mostraron Bacillus clausii fueron capaces de utilizar múltiples fuentes de carbono que incluyen: L-aribose, xilitol, galactosa, dulcitol, sorbitol, metil-D-manósido, manosa, N-acetilglucosamina, D-tagose, 2-cetogluconato. Parte de la sonda de pruebas de clasificación actual de las fuentes de carbono son utilizados por un Bacillus hebras para identificar su especie. [6]
Reducción de nitrato utiliza nitrato como aceptor terminal de electrones durante la respiración anaeróbica. El uso de nitrato como aceptor de electrones en una reducción de nitrito no es tan eficiente como el uso de oxígeno y microbios tales como B. clausii preferirá el uso de oxígeno sobre nitratos en términos de producción de energía. Pero en ambientes de poco oxígeno, como el suelo, donde B. clausii se encuentra generalmente, la reducción del nitrato puede ser utilizado para mantener el transporte de electrones en operación para mantener un gradiente de electrones para la síntesis de ATP. [7]
Ecología
Bacillus clausii se encuentra en el suelo donde se puede reducir el nitrato a nitrito. El uso de nitrito a convertirse en otras formas reducidas de compuestos nitrogenados es posible, y algunas bacterias tales como Pseudomonas aeruginosa son capaces de la reducción completa de nitrito. [8] Sin embargo, la extensión de la reducción de nitrato no se ha estudiado a fondo en Bacillus clausii . Una relación posible con otros organismos que utilizan nitritos por lo tanto pueden existir.
B. clausii DSM 8716 se oberved en forma de cadena vinculados entre sí. [9] En cuanto a otros organismos, no hay revistas publicadas discutir una relación directa con B. clausii . B. clausii esporas se han utilizado en un probiótico Europea llamado Enterogermina, que estimula la función del sistema inmune del tracto GI mediante el aumento de la producción de A secretora immunoglobulin- actúa indirectamente como un antagonista a otros patógenos bacterianos que infectan el tracto gastrointestinal (ver Investigaciones actuales y Aplicación a la Biotecnología ) . [10]
Patología
Bacillus clausii resistencia a muchos antibióticos hace que parezca capaz de daño a los seres humanos, pero Bacillus clausii cepas esporulado se utilizan realmente en el tratamiento de enfermedades gastrointestinales para restaurar la flora intestinal a causa de su resistencia a los antibióticos y capacidad para estimular inmune actividad- una clase de bacterias denominado probióticos (ver Aplicación de la Biotecnología ) [11] .
Aplicación a la Biotecnología
B. clausii secuencia del genoma está siendo estudiado por su importancia en la biotecnología:
"[ Bacillus clausii y otros parientes] ahora se están investigando con el fin de comprender mejor la fisiología, la bioquímica y la genética especialmente moleculares que subyacen a la conducta de las bacterias alcalófilas. La mayoría de los estudios se han realizado para examinar la enzima biotecnología, como cepas de Bacillus alcalófilas producen enzimas, tales como xilanasas, celulasas, amilasas, y proteasas, que son muy útiles en la industria y la vida doméstica " [12]
B. clausii cepa KSM-K16, por ejemplo, produce proteasas especialmente útiles conocidos como de M, H y N-proteasas. Una enzima proteolítica escinde polipéptidos en pedazos más pequeños de los aminoácidos. Al igual que otros Bacillus organismos, KSM-K16 segrega sus proteasas directamente en el medio, especialmente durante los períodos de baja nutrición, junto con el proceso de esporulación.El control de la liberación de la proteasa ha sido estudiado con más detalle con Bacillus subtilis . B. subtilis estudios han demostrado que los actos reglamentarios durante los períodos de estrés celular puede dar lugar a una cascada de eventos que incluyen el aumento de la liberación de enzimas proteloytic; más específicamente, la fosforilación reguladora de la Spo0A factor de transcripción inhibe la represión de un gen que codifica la B. subtilis proteasa. [13] el control microbiano de la M-proteasa se estudia de manera similar a poner en práctica para su uso industrial para la producción en masa porB. claussi cepa KSM-K16.
Esta proteasa más estudiado ampliamente producida por KSM-K16, M-proteasa, se utiliza en detergentes de gran potencia para eliminar manchas de proteínas que contienen de lavandería. M-proteasa tiene una actividad máxima de la enzima a pH 12,3 y 55 ° C en tampón de fosfato-NaOH. La capacidad para M-proteasa para funcionar a tan alto pH fue notable, y se estudiaron las características de la enzima para determinar qué modificaciones existir en el nivel estructural de la proteína para permitir su actividad en tales condiciones alcalinas, utilizando cristalografía de rayos X y la secuenciación del genoma . Los resultados indicaron que la proteasa única contenía un menor número de aminoácidos cargados negativamente y los residuos de lisina, con un aumento de arginina y aminoácidos nuetral de proteasas no adaptados a tales ambientes alcalinos. Esto, en efecto, aumenta el punto isoeléctrico de la enzima para permitir su función en alto pH [14] , [15] .
Con esta importante información, bioingenieros pueden diseñar nuevas proteínas en el laboratorio para ser utilizado en condiciones tan extremas. Por ejemplo, las proteasas alcalinas están actualmente descubriendo usos nuevos, incluyendo su uso para crear biomasa útil a partir de las proteínas fibrosas como el cuerno, pluma o el cabello. Un par de otros usos incluyen la hidrólisis de las capas de gelatina de películas de rayos X y la recuperación de la plata [16] .
Las esporas de B. clausii y otros bacilos relacionados se utilizan como probióticos para mejorar el equilibrio microbiano intestinal durante los períodos de uso de antibióticos, modificar la función del sistema inmune del tracto GI, y actúan como los propios agentes anti-microbianos. Tratamientos que contienen probióticos están disponibles para la nutrición humana, los suplementos de alimentos para animales, y también para la acuicultura. Un probiótico resistente a los antibióticos conocidos como Enterogermina consta de 4 cepas de Bacillus microbios (O / C, N / R, el pecado y T), todos los cuales fueron reclasificados recientemente de B. subtilis a B. clausii . Enterogermina se utiliza en particular en el tratamiento de la diarrea y la prevención de enfermedades gastrointestinales infecciosas. Aunque no del todo comprendido, las secreciones enzimáticas de B. clausii durante la esporulación se cree que llevar a estos efectos positivos en el tracto gastrointestinal; durante la esporulación, se encontró que las cepas de Enterogermina para liberar compuestos antimicrobianos y modular la actividad inmune aumentando la producción de inmunoglobulina secretora A. La resistencia de las esporas a los antibióticos hace que sea especialmente útil para su uso en conjunción con el tratamiento antibiótico para otros patógenos. Con un mayor conocimiento de la función de B. clausii actividad como Enterogermina, el uso de este mibrobe en la medicina se puede optimizar y aplicado de formas más eficaces [17] .
Bacillus clausii KSM-K16
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