Streptomyces: género de bacterias del suelo y productores de antibióticos
Streptomyces: género de Actinobacterias del suelo, parecido a hongos, productor clave de antibióticos y compuestos bioactivos para medicina y agricultura.
Streptomyces es el mayor género de Actinobacterias, bacterias Gram-positivas. Streptomyces se encuentra a menudo en el suelo y es muy similar a los hongos por su forma. Forman largos y delgados hilos llamados hifas que pueden diferenciarse en una cadena de esporas para su reproducción. Casi todos los compuestos bioactivos producidos por Streptomyces se fabrican mientras las hifas se están formando a partir del micelio del sustrato.
Morfología y ciclo de vida
Streptomyces son bacterias filamentosa y aerobias que desarrollan dos tipos de micelio: el micelio de sustrato (adherido al medio y encargado de la absorción de nutrientes) y el micelio aéreo (que se eleva y genera esporas). La reproducción asexual ocurre mediante la formación de cadenas de esporas resistentes que se dispersan por el aire. Su morfología filamentosa y la formación de micelio recuerdan a los hongos, aunque son bacterias verdaderas.
Genética y características celulares
Tienen cromosomas relativamente grandes y en muchos casos lineales, con un contenido de GC alto (generalmente alrededor del 70%). Poseen biosynthetic gene clusters (clústeres génicos) que codifican para la síntesis de metabolitos secundarios complejos. Entre las rutas biosintéticas más importantes figuran las proteínas sintetasas no ribosómicas (NRPS) y las poliquetida sintasas (PKS), responsables de la producción de antibióticos, pigmentos y otras moléculas bioactivas.
Metabolitos secundarios y antibióticos
Streptomyces es famoso por ser la fuente de una gran proporción de antibióticos de origen natural usados en medicina. Producen además antifúngicos, inmunosupresores, agentes antitumorales, enzimas industriales y pigmentos. Ejemplos notables:
- Estreptomicina — producida por Streptomyces griseus.
- Neomicina — asociada a especies como Streptomyces fradiae.
- Cloranfenicol — producido por Streptomyces venezuelae.
- Oxitetraciclina — derivada de Streptomyces rimosus.
- Rapamicina (sirolimus) — aislada de Streptomyces hygroscopicus, con uso como inmunosupresor y en investigación antitumoral.
Se estima que los miembros de este género son responsables de la producción de la mayoría de los antibióticos naturales clínicamente útiles descubiertos hasta ahora, aunque la taxonomía histórica y reclasificaciones han movido algunos compuestos a géneros cercanos.
Ecología y papel en el suelo
En el suelo, Streptomyces actúan como descomponedores: degradan compuestos orgánicos complejos como celulosa, quitina y lignina, contribuyendo al ciclo de nutrientes. Además, muchas especies producen compuestos que inhiben o modulan poblaciones microbianas cercanas, lo que influye en la estructura de la comunidad microbiana del suelo. También sintetizan geosmina, la molécula responsable del característico olor a tierra mojada.
Aplicaciones biotecnológicas e industriales
Además de la producción de antibióticos, Streptomyces se usan para obtener enzimas industriales (por ejemplo para detergentes y procesos de biotransformación), compuestos antifúngicos y metabolitos con propiedades farmacológicas. La ingeniería genética y la minería genómica de Streptomyces permiten identificar nuevos clústeres de biosíntesis y expresar rutas en hospederos heterólogos para descubrir y producir nuevas moléculas.
Importancia médica y retos
- Impacto positivo: han sido fundamentales en la lucha contra infecciones gracias a los antibióticos que proporcionan.
- Desafíos: la aparición de resistencias bacterianas y la disminución de nuevos antibióticos descubiertos hacen necesaria la investigación continua. Técnicas modernas como la genómica, la bioinformática y la biología sintética son claves para encontrar nuevos metabolitos activos.
- Seguridad: la mayoría de las especies son no patógenas para humanos, aunque existen casos raros de infecciones (por ejemplo causas de actinomicosis o micetoma por especies relacionadas) en individuos inmunocomprometidos.
Cultivo y aislamiento
Streptomyces se aísla con facilidad en medios sólidos y líquidos ricos en carbono y nitrógeno. Debido a su crecimiento filamentoso y producción de esporas, en placas producen colonias secas y rugosas que a menudo presentan pigmentos y olor característico. El cultivo para la producción industrial de metabolitos secundarios se optimiza controlando parámetros como pH, tipo de sustrato, oxígeno, tiempos de crecimiento y etapas de diferenciación morfológica.
En resumen, Streptomyces es un género clave tanto desde el punto de vista ecológico como farmacológico e industrial: su capacidad para sintetizar una enorme diversidad de compuestos bioactivos lo convierte en un foco permanente de investigación para la obtención de nuevos fármacos y herramientas biotecnológicas.
Uso en medicina y ciencia
Los Streptomyces son importantes desde el punto de vista médico, ya que producen antifúngicos, antiparasitarios, antivirales, antitumorales, antihipertensivos, inmunosupresores y antibióticos. Se utilizan diferentes especies de streptomyces para producir diferentes antibióticos. Se han descrito más de 500 especies de bacterias Streptomyces. Por ejemplo, la ampliamente estudiada S. griseus fue la primera en utilizarse en la producción del antibiótico estreptomicina, mientras que la S. avermitilis como fuente de avermictina. Otra especie muy estudiada, S coelicolor, se utiliza ampliamente en estudios genéticos. En general, los Streptomyces producen más de dos tercios de los antibióticos de origen natural clínicamente útiles, como la tetraciclina, la neomicina y el cloranfenicol.
Cultivo en portaobjetos de una especie de Streptomyces
Mecanismo antibiótico
Los antibióticos se dirigen a las proteínas esenciales para el crecimiento y la supervivencia de los patógenos, inhibiendo funciones esenciales. Por ejemplo, la estreptomicina, fabricada a partir de S. griseus, se une de forma irreversible al material genético bacteriano y provoca errores en la producción de nuevas proteínas, lo que conduce a la muerte celular. Puede utilizarse para tratar infecciones graves, como la tuberculosis y la peste. Otro ejemplo es la avermectina, elaborada a partir de S. avermitili. Provoca la parálisis de los invertebrados (incapacidad de producir y transmitir impulsos nerviosos), por lo que se utiliza como fármaco y pesticida contra gusanos e insectos parásitos. La avermectina potencia el glutamato (neurotransmisor) en los canales de cloruro cerrados por el glutamato que los mamíferos no poseen. Provoca un exceso de iones de cloruro en el interior de la célula (hiperpolarización), por lo que el potencial de acción no puede seguir siendo inducido, lo que en última instancia conduce a la parálisis.
Resistencia a los antibióticos
Los cambios genéticos en las bacterias pueden dar lugar a la resistencia a los antibióticos. Pueden adquirirse a través de mutaciones espontáneas (transferencia vertical de genes) o a través de otras bacterias que transmiten sus genes (transferencia horizontal de genes). La automedicación o el uso inadecuado de los medicamentos pueden dar lugar a la aparición de bacterias resistentes. Es difícil obtener nuevos antibióticos, por eso los investigadores buscan mejorar los existentes, además de trabajar para descubrir nuevos fármacos.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es Streptomyces?
R: Streptomyces es el mayor género de Actinobacterias, bacterias Gram-positivas.
P: ¿Dónde se encuentra normalmente el Streptomyces?
R: Streptomyces suele encontrarse en el suelo.
P: ¿En qué se parece el Streptomyces a los hongos?
R: Forma largos y delgados hilos llamados hifas que pueden diferenciarse en una cadena de esporas para su reproducción, de forma similar a como se reproducen los hongos.
P: ¿De qué están hechos los compuestos bioactivos producidos por Streptomyces?
R: Los compuestos bioactivos producidos por Streptomyces se fabrican mientras las hifas se están formando a partir del micelio del sustrato.
P: ¿Qué tipo de bacteria es Streptomyces?
R: Streptomyces es una bacteria Gram-positiva.
P: ¿Cómo se reproduce el Streptomyces? R: Se reproduce formando una cadena de esporas a partir de sus hifas.
P: ¿Hay algún otro organismo con el que comparta similitudes en cuanto a forma y reproducción? R: Sí, comparte similitudes con los hongos en cuanto a la forma y la reproducción.
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