Kaj je Mycobacterium Smegmatis?

Mycobacterium smegmatis je običajen mikroorganizem, ki je iz več razlogov postal ena najpomembnejših bakterij za biološke študije. Je enostavno gojiti in se hitro razmnožuje. Za ljudi in druge živali je nepatogen. Njegova osnovna zgradba in presnova sta prototip drugih vrst iz rodu mikobakterija, nekatere pa so povzročitelji neozdravljivih in uničujočih bolezni. Če je mogoče odkriti skrivnosti M. smegmatis, bi lahko nekatere najstarejše bolezni, ki jih je človeštvo motilo, nekega dne postale ozdravljive.

Taksonomski tip aktinobakterije so med najpogostejšimi življenjskimi oblikami na Zemlji. Večina vrst je aerobnih, ki mešajo kisik z organskimi hranili, zato so aktinobakterije kljub svoji enocelični velikosti pomemben člen v ogljikovem ciklu planeta. V procesu dihanja proizvajajo sekundarne presnovke, značilne za vsako vrsto. Te naravne spojine, vključno z antibiotiki, nagrajenimi z Nobelovo nagrado, so medicinskega in komercialnega pomena.

Za kategorijo rodu mikobakterija je značilna “voskasta” lupina. Namesto zunanje celične membrane imajo organizmi te skupine debelo celično steno, sestavljeno iz lipidov ali maščobnih kislin. Ta zaščitna plast jih naredi hidrofobne, skoraj neprepustne za vodo in prispeva k njihovi odpornosti. Lahko preživijo izpostavljenost kislinam, alkalijam, detergentom in celo napadom antibiotikov. Med patogenimi vrstami sta dve najbolj razvpiti mikobakteriji parazitski in odgovorni za bolezni tuberkulozo in gobavost.

Mycobacterium smegmatis je negibljiv bacil, paličasta bakterija, dolga 3-5 mikrometrov, brez sredstev za gibanje. Hitro rastejo v kolonijo, imenovano biofilm, pri čemer se populacija podvoji z delitvijo celic vsake tri do pet dni. Razvrščene so kot gram-pozitivne bakterije, s celičnimi stenami, ki absorbirajo standardne vijolične madeže, ki se uporabljajo pri laboratorijskem delu. Prenašajo širok razpon temperatur in uspevajo na najpreprostejših substratih, ki vsebujejo vsaj hranila dušika, ogljika in fosforja. Mycobacterium smegmatis je vzoren organizem, ki ga je enostavno upravljati v laboratoriju.

Razen v najbolj nenavadno ogroženih primerih je Mycobacterium smegmatis neškodljiv. Če se zaužije ali kako drugače vnese v človeško telo, se običajno na koncu izloči. Nasprotno pa je Mycobacterium tuberculosis lahko smrtonosna in nalezljiva za ljudi. V kolikor ima M. smegmatis celične strukture, zlasti celično steno, podobne tistim pri M. tuberculosis in drugih vrstah, je postala samostojni nadomestek raziskav mikobakterije.

Ko je bila realizirana tehnologija za sekvenciranje celotnega genoma, sta bila med organizmi na vrhu seznama želja Homo sapiens in Mycobacterium smegmatis. Ugotovljeno je bilo, da je bila dokončana leta 2006, dve tretjini DNK, dolge skoraj 7 milijonov nukleotidov, sestavljena iz baznih parov gvanina in citozina. Približno 90 odstotkov DNK je kodiranih za več kot 6,700 beljakovin, katerih vsota sestavlja celoten organizem.

Od leta 2006 se proizvajajo mikromreži, ki lahko hitro odčitajo odstopanja od norme nukleotidov M. smegmatis. Poleg tega so tehnike manipulacije z DNK, kot so vstavljanje genov, inaktivacija in poročanje o izražanju, izboljšale laboratorijsko študijo presnovnih imperativov bakterij. Kot domnevajo, ima več kot 2,000 homologov, skoraj identičnih nukleotidnih zaporedij, z genomom tuberkulozne bakterije.

Ena od osrednjih, najbolj obetavnih smeri laboratorijskih raziskav je motenje biosinteze zaščitne celične stene Mycobacterium smegmatis, operativna taktika številnih antibiotikov, vključno s penicilinom. Drugo področje študija je ugotoviti, kako M. smegmatis zajame in prenaša proste molekule fosfata iz svojega okolja skozi svojo debelo lupino v notranjost celice, kjer je potrebna za razmnoževanje. Znanstveniki so te študije začeli uporabljati za potencialno zdravljenje tuberkuloze, gobavosti in drugih bolezni, ki jih povzroča ena najpogostejših vrst mikrobov.