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Bacteriocine

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
(Weitergeleitet von Bakteriocin)

Bacteriocine sind proteinöse Toxine, die von Bakterienstämmen abgesondert werden und das Wachstum anderer Stämme derselben oder ähnlicher Bakterienarten hemmen (inhibieren). Man schätzt, dass 99 % aller Bakterien mindestens ein Bakteriocin produzieren und ausscheiden. Im Gegensatz zu den meist niedermolekularen Antibiotika sind Bacteriocine Peptide oder Proteine.<ref name="unibonn">Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Parasitologie: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20131111155019 

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  }}, Universität Bonn.</ref> Ihre genetische Information ist dabei auf Plasmiden kodiert.<ref name="Shand">Richard F. Shand, Kathryn J. Leyva: Archaeal Antimicrobials: An  undiscovered country. In: Paul Blum (Hrsg.): Archaea: New Models for Prokaryotic Biology. Caister Academic Press, 2008, ISBN 978-1-904455-27-1, S. 233f.</ref> Im Gegensatz zu den nichtribosomalen Peptiden mit ähnlicher Wirkung wie Polymyxine und Iturine werden Bakteriocine am Ribosom erzeugt.<ref name="PMID 21464591">H. Lee, H. Y. Kim: Lantibiotics, class I bacteriocins from the genus Bacillus. In: Journal of microbiology and biotechnology. Band 21, Nummer 3, März 2011, {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|1738-8872|0}}{{#ifeq:1|0|[!]

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}}, S. 229–235. PMID 21464591.</ref>

Als erste Bacteriocine wurden Colicine 1925 von André Gratia in Escherichia coli beschrieben.<ref>A. Gratia: Sur un remarquable exemple d'antagonisme entre deux souches de colibacille. In: Compt. Rend. Soc. Biol. Band 93, 1925, S. 1040–1042.</ref><ref>J. P. Gratia: Andre Gratia: a forerunner in microbial and viral genetics. In: Genetics. Band 156, Nr. 2, 2000, S. 471–6. PMID 11014798. }} PMC 1461273 (freier Volltext{{#if:|, PDF}})</ref><ref>Definition bei UniProt</ref>

Physiologische Rolle

Bacteriocine haben meist ein schmales Wirkspektrum, insbesondere zur Minderung der Nährstoffkonkurrenz auf Arten beschränkt, die dem Erzeugerorganismus ähnlich sind. Bacteriocine mit Breitbandwirkung sind Nisin aus Lactococcus lactis<ref name="Stevens">K. A. Stevens u. a.: Nisin treatment for inactivation of Salmonella species and other gram-negative bacteria. In: Applied and Environmental Microbiology. Band 57, Nr. 12, 1991, S. 3613–3615.</ref><ref>E. Breukink, B. de Kruijff: The lantibiotic nisin, a special case or not? In: Biochimica et Biophysica Acta. Band 1462, Nummer 1–2, Dezember 1999, {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|0006-3002|0}}{{#ifeq:1|0|[!] }}{{#ifeq:0|1 

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}}, S. 223–234. PMID 10590310.</ref> und Reutericyclin (aus Lactobacillus reuteri).<ref name="roemppRC">Eintrag zu Reutericyclin. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum{{#if: {{#invoke:Wikidata|pageId}}||{{#ifeq: 0 | 0 | }} }}</ref> Bakteriocine spielen eine Rolle in der Eroberung und Verteidigung ökologischer Nischen gegen verwandte Bakterienstämme. Auch bei Infektionskrankheiten verwenden Bakterien Bakteriocine als Wettbewerbsstrategie.<ref>Kathryn E Holt u. a.: Tracking the Establishment of Local Endemic Populations of an Emergent Enteric Pathogen. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. 110.43, 2013, S. 17522–17527. doi:10.1073/pnas.1308632110.</ref>

Klassifizierung von Bacteriocinen

Bacteriocine können in verschiedene Kategorien unterteilt werden, beispielsweise nach Art des Erzeugerstammes, der Sekretion, des Wirkspektrums, des Ausmaßes der post-translationalen Modifikation sowie nach Wirk- und Resistenzmechanismus.

Bacteriocine von grampositiven Bakterien werden meist in eine der folgenden vier Klassen eingeteilt.<ref name="PMID 21464591" /> Bakteriocine der Klasse I und II sind relativ kleine, kationische, amphiphile, Biomembran-bindende Peptide zwischen drei und zehn Kilodalton.<ref name="PMID 21464591" /> Bakteriocine der Klasse I enthalten die nichtkanonischen Aminosäuren Lanthionin and Methyllanthionin.<ref name="PMID 21464591" /> Bakteriocine der Klasse II werden weiter in drei Subtypen unterteilt: IIa umfasst gegen Listerien wirksame Peptide mit der N-terminalen Aminosäuresequenz YGNGVXCI, IIb heterodimere Bakteriocine, und IIc Thiol-aktivierte Bakteriocine.<ref name="PMID 21464591" /> Bakteriocine der Klasse III besitzen eine Masse über 30 Kilodalton und sind hitzelabil.<ref name="PMID 21464591" /> Bakteriocine der Klasse IV besitzen für die Funktion notwendige Lipide oder Glykosylierungen.<ref name="PMID 21464591" />

Bacteriocine von gramnegativen Bakterien werden meist der Größe nach in drei Gruppen klassifiziert, die aber auch genetische, strukturelle und funktionelle Ähnlichkeiten erfasst. Die Mikrocine sind Peptide oder kleine Proteine bis zu einer Größe von ca. 20 kDa. CLBs, von Colicin-like bacteriocins (deutsch: Colicin-ähnliche Bakteriocine), sind zwischen 20 und 90 kDa groß. Colicine sind Bakteriocine des Bakteriums Escherichia coli. Ähnliche Bakteriocine kommen aber auch in anderen Gram negativen Bakterien vor. Sie können basierend auf ihren zytotoxischen Mechanismen oder basierend auf ihren Importmechanismen (Gruppe A und B) weiter unterteilt werden.<ref>Eric Cascales u. a.: Colicin Biology. In: Microbiology and Molecular Biology Reviews. 71.1, 2007, S. 158–229. doi:10.1128/MMBR.00036-06.</ref> Tailocine sind große Bacteriocine, die aus mehreren Untereinheiten bestehen und den Schwanzstrukturen von Bakteriophagen ähneln. Am besten erforscht wurden die Tailocine von Pseudomonas aeruginosa, die weiter in F- und R-Typ Pyocine unterteilt werden.<ref>Maarten G K Ghequire, René De Mot: Ribosomally Encoded Antibacterial Proteins and Peptides from Pseudomonas. In: FEMS Microbiology Reviews. 38.4, 2014, S. 523–568. doi:10.1111/1574-6976.12079</ref>

Abgrenzung

Datei:Agrocin 84.svg
Agrocin 84, ein Bacteriocin mit Breitbandwirkung von Agrobacterium radiobacter

Einige andere, als Bacteriocine mit Breitbandwirkung beschriebene, meist niedermolekulare Substanzen mit antimikrobiellen Eigenschaften, etwa das von Lactobacillus reuteri produzierte Reuterin<ref>L. T. Axelsson, T. C. Chung, W. J. Dobrogosz, S. E. Lindgren: Production of a Broad Spectrum Antimicrobial Substance by Lactobacillus reuteri. In: Microbial Ecology in Health and Disease. Vol. 2, No. 2, 1989, S. 131–136. doi:10.3109/08910608909140210.</ref> zählen im engeren Sinn nicht zu den Bacteriocinen, da sie nicht von Proteasen gespalten werden und daher keine Peptide bzw. Proteine sind.<ref name="roempp">Eintrag zu Reuterin. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum{{#if: {{#invoke:Wikidata|pageId}}||{{#ifeq: 0 | 0 | }} }}</ref>

Anwendung

Manche Bacteriocine sind für die Lebensmittelindustrie interessant. So kann man Nisin, von Milchsäurebakterien synthetisiert, als Konservierungsmittel in verschiedenen Produkten wie Streichkäse verwenden.<ref name="Shand" /> Die Verwendung von Bakteriocinen als Antibiotika ist im Gespräch.<ref>Manuel Montalbán-López u. a.: Are Bacteriocins Underexploited? NOVEL Applications for OLD Antimicrobials. In: Current Pharmaceutical Biotechnology. 12, 2011, S. 1205–1220.</ref><ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Beispiele

  • Alveicin
  • Aureocin
  • Aureocin A53
  • Aureocin A70
  • Bisin
  • Carnocin
  • Carnocyclin
  • Caseicin
  • Cerein
  • Circularin A
  • Colicine aus Colibakterien,
  • Curvaticin
  • Divercin
  • Duramycin aus Streptomyces,
  • Enterocin
  • Enterolysin
  • Epidermin/gallidermin
  • Erwiniocin
  • Gardimycin
  • Gassericin A[33]
  • Glycinecin
  • Halocin
  • Haloduracin
  • Lactocin S[34]
  • Lactococcin
  • Lacticin
  • Lantibiotika aus verschiedenen Staphylokokken, die Lanthionin und Methyllanthionin enthalten,<ref name="unibonn" />
  • Leucoccin
  • Lysostaphin
  • Macedocin
  • Mersacidin
  • Mesentericin
  • Microbisporicin
  • Microcin S
  • Mutacin
  • Nisin aus dem Milchsäurebakterium Lactococcus lactis.
  • Paenibacillin
  • Planosporicin
  • Pediocin
  • Pentocin
  • Plantaricin
  • Pneumocyclicin
  • Pyocine
  • Reutericin 6
  • Sakacin
  • Salivaricin
  • Sublancin
  • Subtilin
  • Sulfolobicin
  • Syringacine 4-C und W-1 aus Pseudomonas syringae pv. syringae<ref>P. Lavermiocca, S. L. Lonigro, F. Valerio, A. Evidente, A. Visconti: Reduction of Olive Knot Disease by a Bacteriocin from Pseudomonas syringae pv. ciccaronei. In: Applied and environmental Microbiology. Vol 68, No. 3, 2002, S. 1403–1407. }} PMC 123734 (freier Volltext{{#if:|, PDF}})</ref>
  • Tasmancin
  • Thuricin 17
  • Trifolitoxin
  • Variacin
  • Vibriocin
  • Warnericin
  • Warnerin

Siehe auch

  • Archaeocine – von Archaeen synthetisierte antimikrobielle Peptide und Proteine
  • Eucaryocine – von Eukaryoten synthetisierte antimikrobielle Peptide und Proteine
  • Mikrobizide

Einzelnachweise

<references />

Weblinks

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