Proteobacteria: karakteristik, subfil, patogenesis

Proteobacteria: karakteristik, subfil, patogenesis

Proteobacteria adalah filum bakteri yang lebih besar, kompleks dan beragam antara prokariota. Ini terdiri dari sekitar 384 genera dan 1.300 spesies bakteri gram negatif dengan dinding sel yang sebagian besar terdiri dari lipopolisakarida.

Pada manusia, proteobacteria terdapat pada kulit, rongga mulut, lidah, dan saluran vagina, selain usus dan feses. Proteobacteria adalah salah satu filum yang paling melimpah dalam mikrobiota usus manusia.

Kelompok E.coli (Gammaproteobacteria). Oleh Foto oleh Eric Erbe, pewarnaan digital oleh Christopher Pooley, keduanya dari USDA, ARS, EMU. [Domain publik], melalui Wikimedia Commons

Peningkatan proporsi normal bakteri filum ini dibandingkan dengan yang lain (Bacteroidetes dan Firmicutes ) dikaitkan dengan penyakit usus dan ekstraintestinal, terutama dengan fenotipe inflamasi.

Proteobacteria mencakup berbagai macam patogen, seperti genus Brucella dan Rickettsia yang termasuk dalam kelas Alphaproteobacteria, Bordetella dan Neisseria dari kelas Betaproteobacteria, Escherichia , Shigella , Salmonella dan Yersinia dari kelas Gammaproteobacteria dan, terakhir, Helicobacter dari kelas Epsilonproteobacteria.

Selain patogen, filum proteobacteria termasuk spesies mutualistik seperti endosimbion obligat serangga, termasuk genera Buchnera , Blochmannia , Hamiltonella , Riesia , Sodalis, dan Wigglesworthia .

Studi terbaru menyimpulkan bahwa proteobakteri simbiotik telah berevolusi dalam banyak kasus dari nenek moyang parasit, yang konsisten dengan paradigma bahwa mutualis bakteri sering berevolusi dari patogen.

Indeks artikel

Karakteristik umum

Bakteri dari filum ini beragam secara morfologi, fisiologis dan ekologis. Namanya berasal dari dewa laut Yunani kuno Proteus , yang memiliki kemampuan untuk mengambil banyak bentuk yang berbeda, mengacu pada keragaman bentuk bakteri yang berkumpul di taksa ini.

Sel dapat berupa basil atau kokus, dengan atau tanpa prosteca, berflagel atau tidak, dan hanya beberapa spesies yang dapat membentuk tubuh buah. Mereka dapat menjadi fototrofik nutrisi, heterotrofik dan kemolitotrofik.

Subfil

Berdasarkan analisis filogenetik gen 16S rRNA, filum proteobacteria dibagi menjadi 6 kelas: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria dan Zetaproteobacteria.

Semua kelas adalah monofiletik, kecuali gammaproteobacteria yang paraphyletic dengan Betaproteobacteria.

Alphaproteobacteria

Kelas Alphaproteobacteria mencakup 13 ordo bakteri. Mereka dapat mengadopsi berbagai morfologi seperti mengintai, berbintang, dan spiral. Mereka juga dapat membentuk batang dan kuncup, yang memungkinkan mereka untuk meningkatkan rasio permukaan terhadap volume , memungkinkan mereka untuk bertahan hidup di lingkungan dengan sedikit nutrisi.

Alphaproteobacteria menunjukkan keragaman besar strategi metabolisme seperti fotosintesis , fiksasi nitrogen, oksidasi amonia, dan metilotrofi. Organisme seluler laut yang paling melimpah termasuk dalam kelompok ini .

Banyak spesies dari kelas bakteri ini cenderung mengadopsi gaya hidup intraseluler sebagai mutualis tanaman atau patogen tanaman atau hewan, seperti Rhizobim , yang terbentuk dengan akar beberapa spesies tanaman atau Wolbachia , parasit nyamuk biasa.

Alphaproteobacteria juga telah dikaitkan dengan kelompok leluhur yang memunculkan mitokondria , Rickettsiales . Genera lain, seperti Rickettsia, adalah patogen.

Betaproteobakteri

Betaproteobacteria terdiri dari 14 ordo bakteri yang menyajikan keragaman bentuk dan metabolisme. Mereka bisa aerobik ketat atau fakultatif.

Beberapa spesies dapat bersifat kemoautotrof, seperti genus Nitrosomonas, yang merupakan pengoksidasi amonia. Lainnya adalah fototrof seperti Rhodocyclus dan Rubrivivax , yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi.

Betaproteobacteria terlibat dalam fiksasi nitrogen, melalui oksidasi amonium, menghasilkan nitrit, senyawa yang sangat penting dalam fisiologi tanaman.

Spesies lain mungkin patogen dalam kelompok ini, seperti Neisseriaceae (penyebab gonore dan meningitis), Ralstonia , patogen tanaman nightshades (tomat, kentang), dan Burkholderia glumae, yang menyebabkan kerusakan malai pada budidaya padi.

Deltaproteobacteria

Deltaproteobacteria kelompok 7 ordo bakteri gram negatif. Mereka anaerobik dan umumnya terisolasi di sedimen danau, rawa dan dasar laut. Mereka adalah pereduksi sulfat dan berpartisipasi dalam siklus belerang alami.

Kelas ini termasuk bakteri yang merupakan predator bagi bakteri lain, seperti spesies dari genus Bdellovibrio dan Myxococcus. Myxobacteria mengeluarkan spora dan berkelompok dalam tubuh buah multiseluler di lingkungan terbatas makanan. Ini merupakan kelompok bakteri yang paling kompleks

Epsilonproteobacteria

Epsilonproteobacteria hanya mencakup satu ordo bakteri gram negatif. Mereka berbentuk seperti batang heliks tipis atau melengkung. Beberapa spesies bersimbiosis dengan saluran pencernaan hewan, yang lain adalah parasit perut ( Helicobacter spp.) Atau duodenum ( Campylobacter spp.).

Bakteri dalam kelompok ini menghuni lingkungan mikroaerofilik atau anaerobik, seperti ventilasi hidrotermal laut dalam. Mereka adalah chemolytotrophic, karena mereka memperoleh energinya dari oksidasi sulfur atau hidrogen tereduksi yang digabungkan dengan reduksi nitrat atau oksigen. Lainnya adalah autotrofik dan menggunakan siklus Krebs terbalik untuk memperbaiki karbon dioksida dalam biomassa.

Patogeni

Karena proteobacteria adalah filum bakteri dengan jumlah spesies terbesar dan paling kompleks serta beragam, maka ia mencakup berbagai macam patogen.

Escherichia coli (Enterobacteriaceae, Gammaproteobacteria)

Bakteri ini diekskresikan dalam kotoran hewan yang terinfeksi dan dapat bertahan hidup di lingkungan hingga tiga hari.

E. coli menjajah inang baru melalui rute fecal-oral, dengan menelan makanan mentah atau air yang terkontaminasi, menempel pada sel usus dan menyebabkan diare pada orang yang terkena.

Bakteri tinja dapat menjajah uretra dan menyebar melalui saluran kemih ke kandung kemih dan ginjal atau prostat pada pria, menyebabkan infeksi saluran kemih.

Ketika strain spesifik E. coli , yang mengandung antigen kapsuler yang disebut K1, menjajah usus bayi baru lahir melalui vagina ibu yang terkontaminasi, terjadi bakteremia, yang menyebabkan meningitis neonatus.

Dalam kasus yang lebih jarang, strain virulen juga bertanggung jawab untuk sindrom hemolitik-uremik, peritonitis, mastitis, septikemia, dan pneumonia.

Salmonella (Enterobacteriaceae, Gammaproteobacteria)

Setelah S. enterica memasuki inang baru, ia memulai siklus infeksinya melalui jaringan limfoid. Bakteri menempel pada sel epitel usus ileum dan sel M, menginduksi di dalamnya penataan ulang sitoskeleton mereka yang memicu pembentukan riak besar di permukaan yang memungkinkan endositosis non-selektif, di mana bakteri berhasil memasuki sel .

Demikian juga, Salmonella menghasilkan efek sitotoksik yang menghancurkan sel M dan menginduksi apoptosis pada makrofag yang diaktifkan dan fagositosis pada makrofag yang tidak diaktifkan, yang diangkut ke hati dan limpa, tempat mereka berkembang biak.

Pada manusia S. enterica dapat menyebabkan dua penyakit yaitu demam tifoid yang disebabkan oleh S. enterica sub. enterica Paratyphi serotipe atau salmonellosis yang disebabkan oleh serotipe lain.

Vibrio (Vibrionaceae, Gammaproteobacteria)

Sebagian besar infeksi Vibrio berhubungan dengan gastroenteritis, tetapi mereka juga dapat menginfeksi luka terbuka dan menyebabkan septikemia. Bakteri ini dapat dibawa oleh hewan laut dan menelannya menyebabkan infeksi fatal pada manusia.

Y. cholerae (penyebab kolera) biasanya menyebar melalui air yang terkontaminasi. Spesies patogen lainnya seperti V. parahaemolyticus dan V. vulnificus ditularkan melalui makanan yang terkontaminasi, umumnya terkait dengan konsumsi kerang yang kurang matang.

Wabah V. vulnificus mematikan dan umumnya terjadi di iklim panas. Setelah Badai Katrina, di New Orleans, wabah spesies ini terjadi.

Helicobacter (Helicobacteraceae, Epsilonproteobacteria)

Beberapa spesies Helicobacter hidup di saluran pencernaan bagian atas dan di hati mamalia dan beberapa burung. Beberapa jenis bakteri ini bersifat patogen bagi manusia dan sangat terkait dengan tukak lambung, gastritis kronis, duodenitis, dan kanker perut.

Spesies dari genus Helicobacter dapat tumbuh subur di perut mamalia, menghasilkan sejumlah besar urease, yang secara lokal meningkatkan pH dari 2 menjadi 6 atau 7, menjadikannya media yang lebih kompatibel.

Y. pylori menginfeksi hingga 50% dari populasi manusia. Hal ini ditemukan dalam lendir, pada permukaan bagian dalam epitel, dan kadang-kadang di dalam sel-sel epitel lambung.

Kolonisasi lambung oleh H. pylori dapat menyebabkan gastritis kronis, peradangan pada lapisan lambung di tempat infeksi.

Yersinia (Yersiniaceae, Gammaproteobacteria)

Genus Yersinia mencakup 11 spesies, di mana hanya Y. pestis, Y. pseudotuberculosis, dan strain tertentu Y. enterocolitica yang patogen penting bagi manusia dan beberapa hewan berdarah panas.

Y. pestis adalah agen penyebab penyakit pneumonia, septikemia, dan pes. Jenis wabah tergantung pada bentuk infeksi, baik melalui gigitan kutu yang terinfeksi (wabah pes dan wabah septikemia) atau dari orang ke orang melalui batuk, muntah dan bersin, ketika penyakit telah berkembang menjadi bentuk radang paru-paru (paru atau paru-paru). wabah pneumonia).

Wabah pneumonia terjadi ketika bakteri menginfeksi paru-paru, sedangkan wabah pes terjadi ketika bakteri memasuki tubuh melalui kulit dari gigitan kutu dan berjalan melalui pembuluh limfatik ke kelenjar getah bening, menyebabkan peradangan. Akhirnya, wabah septikemia terjadi karena infeksi darah, setelah gigitan kutu yang terinfeksi

Y. pseudotuberculosis diperoleh melalui kontak dengan hewan yang terinfeksi atau dengan mengkonsumsi makanan dan air yang terkontaminasi. Ini adalah penyebab penyakit yang mirip dengan tuberkulosis, yang disebut demam berdarah, yang mempengaruhi kelenjar getah bening. Ini dapat menyebabkan nekrosis jaringan lokal, granuloma di limpa, hati dan kelenjar getah bening.

Infeksi Y. enterocolitica umumnya terjadi dari konsumsi daging babi yang kurang matang atau dari air, daging, atau susu yang terkontaminasi. Infeksi akut umumnya menyebabkan enterokolitis self-limited atau ileitis terminal dan adenitis pada manusia. Gejala mungkin termasuk diare berair atau berdarah dan demam, mirip dengan radang usus buntu atau salmonellosis atau shigellosis.

Referensi

  1. Garrity, Gm, Bell, JA, & Lilburn, TG (2004). Garis Besar Taksonomi Prokariota. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology, Edisi Kedua. Springer-Verlag, New York.
  2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Proteobacteria: Faktor Umum dalam Penyakit Manusia. Biomed Research International, 2017: 9351507.
  3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Asal usul evolusi dan diversifikasi mutualis proteobakteri. Prosiding Royal Society, 281: 20132146.
  4. Euz├ęby, JP (1997). Daftar Nama Bakteri dengan Kedudukan Nomenklatur: Folder yang Tersedia di Internet. Jurnal Internasional Bakteriologi Sistematis 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Diakses pada 7 Oktober 2018.
  5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW, dan Dickerman AW (2007). Pohon Spesies yang Kuat untuk Alphaproteobacteria. Jurnal Bakteriologi, 189 (13): 4578-4586.