1 Характеристика родаRhodococcus

Аэробные, грамположительные и грамвариабельные, неподвижные актиномицеты, которые обычно частично кислотоустойчивые и спиртоустойчивые на некоторых этапах цикла роста. Возможно образование различных форм, от палочек до обильно разветвленного субстратного мицелия. У всех штаммов цикл роста начинается со стадии кокков или коротких палочек, переходящей у различных организмов в более или менее сложные морфологические этапы, завершающих жизненный цикл. Кокки могут прорастать в короткие палочки, образовывать нити с боковыми выступами, либо элементарным ветвлением, или, у наиболее дифференцированных форм, сильно разветвленные гифы. Следующая генерация кокков или коротких палочек образуется в результате фрагментации палочек, нитей и гиф. Некоторые штаммы формируют редкие, видимые в микроскоп воздушные гифы (иногда ветвящиеся) либо прямостоящие пучки гиф-синнемы, состоящие из неразветвленных, соединенных и вытянутых вверх нитей. Колонии могут быть шероховатыми, гладкими или мукоидными и окрашенными в светло-желтый, желтовато-коричневый, кремовый, желтый, оранжевый или красный цвет, хотя встречаются и бесцветные варианты. Хемоорганотрофные с окислительным типом метаболизма. Каталаза-положительные, арилсульфатазо-отрицательные и чувствительны к лизоциму. Большинство штаммов хорошо растут на стандартной среде от 15 до 40°С, и используют широкий диапазон органических соединений в качестве единственного источника углерода для энергии и роста.

Гидролизаты целых организмов богаты мезо-2,6-диаминопимелиновой кислотой, арабинозой, галактозой. Пептидогликан относится к типу A1g. Остатки мурамовой кислот N-гликолизированные . Клетки содержат дифосфатидилглицерин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилинозитол, и фосфатидилинозитол маннозидов в качестве основных фосфолипидов, и большое количество неразветвленных насыщенные, мононенасыщенных и разветвленных жирных кислот (например, 10-метилоктадекановые кислоты) .Основной изопренолог-дигидрогенизированный менахинон с восемью изопреновыми единицами . Миколиновые кислоты имеют 30-54 атомов углерода и до 4 двойные связи. Жирные кислоты, освобождаемые при пиролизе газовой хроматографии эфиров миколовых кислот имеют 12-16 атомов углерода. Род Rhodococcus, как определено по последовательности генов 16S рРНК анализа, классифицируется в порядкеCorynebacteriales.

Родококки широко распространены в водных и наземных средах обитания, особенно в травоядном навозе, почве и морских отложениях. Некоторые из них условно-патогенные микроорганизмы животных, в том числе людей, другие болезнетворные.

DNA G+C content (mol%): 63–73 (HPLC, Tm)

Типовой вид: Rhodococcus rhodochrous (Zopf 1889) Tsukamura 1974, 43.

1.1 Дополнительная описательная информация

Филогенетика. Род Rhodococcus является членом семьиNocardiaceae который также включает в себя родыNocardia. Trevisan 1889 и Smaragdicoccus Адачи и др.., (2007). Эти таксоны составляют отдельную филетическую ветвь в Corynebacteriales 16S. ген рРНК дерево (рис. 96)

Родококки подразделяются на 30 законно опубликованных вида, которые могут быть присвоены трем таксонам в генетическом дереве Rhodococcus 16S рРНК, а именно Rhodococcusequi, Rhodococcus erythropolis, и Rhodococcus rhodochrous субклады; таксономическая целостность последнего поддержана относительно высокими начальными значениями . (Рис. 96) ПоложениеRhodococcusequiв эволюционной сетке охваченной родамиNocardiaиRhodococcusне является стабильным. Это не ясно, будет лиRhodococcusequiболее тесно связан с родомNocardia, чем с другими членами родаRhodococcusили он должен быть признанным в качестве рода сам по себе.(Goodfellow et al., 1998a; McMinn et al., 2000; Rainey et al., 1995a; Ruimy et al., 1994).

Клеточная морфология. Rhodococci не имеют отличительных морфологических особенностей, кроме способности большинства штаммов формировать гифы этого фрагмента на палочки и кокки, но они показывают значительную неоднородность. Goodfellowetal., 2004;HelmkeandWeyland, 1984;Locci, 1976, 1981;LocciandSharples, 1984;Mayilrajetal., 2006;Nesterenkoetal., 1982;Williamsetal., 1976) Rhodococcus aetherivoransиRhodococcus kroppenstedtii Сообщалось, что немицелиальных, но дальнейшее развитие морфологических представленаRhodococcus erythropolis, Rhodococcus globerulus, и Rhodococcus rhodochrous, поскольку они показывают элементарное ветвление до фрагментов.Rhodococcus equiпоказывает следы элементарного разветвления на ранних стадиях роста.Rhodococcus coprophilus, Rhodococcus fascians, Rhodococcus marinonascens, Rhodococcus phenolicus, и Rhodococcus rhodnii составляют третью группу, которая формирует хорошо разветвленный субстратный мицелий. Время, необходимое для завершения цикла роста колеблется от 24 ч в   относительно недифференцированных формах, таких какRhodococcus equi, до нескольких дней для таких, как Rhodococcus coprophilus, которые показывают более выраженную морфологическую дифференциацию. n (Locci et al., 1982). Время проведения процесса фрагментации зависит от факторов окружающей среды (Williams et al., 1976), которые могут действовать через их влияние на темпы роста. Родококки как правило, не образуют воздушные гифы; исключением являетсяRhodococcuscoprophilus, который образует слабые воздушные гифы (Locci and Sharples, 1984).

Состав клеточной стенки. Род Rhodococcusопределяется в первую очередь на основе состава стенки оболочки.Rhodococcusимеют

1 пептидогликан,состоящий из N-ацетил-глюкозамина, N-гликол мурамовой кислоты, D-и L-аланин, и D-глутаминовой кислоты с мезо-диаминопимелиновой кислоты (мезо-A2 мкм) в качестве диамино кислоты;

2 арабинозу и галактозу в качестве диагностических сахаров стенки (т.е. родококки имеют стенки хемотипа IV и весь-организм имеет эту сахарную модель типа A sensu Lechevalier and Lechevalier, 1970)

3 фосфолипидная модель, которая включает в себя дифосфатидил-глицериде-глицерин, фосфатидилэтаноламин (таксономически существенный фосфолипид), фосфатидилинозитол, и фосфатидилинозитол маннозидов как основных компонентов (т.е. фосфолипидов модели типа II sensu Lechevalier et al., 1977, 1981a);

4 профиль жирных кислот, состоящий в основном из прямых цепей, ненасыщенный и туберкулостеаровые кислоты кислоты (т.е. шаблон IV жирные кислоты sensu Lechevalier et al., 1977);

5 миколиновые кислоты с 30-54 атомами углерода (Minnikin and Goodfellow, 1980, 1981);

6 дигидрогенизированных менахинонов с восемью единицами изопрена (Collins et al., 1985; Goodfellow and Maldonado, 2006).

Селективный мониторинг ионов газовой хроматографии-масс-спектрометрии (SIM-ГХ-МС) дает гораздо более детализированный профиль состава миколовых кислот родококков, чем ГХ-МС (Stratton et al., 1999).

Это структурное разнообразие может быть представлен миколиновых кислот Rhodococcus rhodochrous11R, которые были отнесены к 60 подгруппы на основе длины цепи и степени ненасыщенности А-и В-миколиновых кислот . Они также отметили, что состав миколиновых кислот была чувствительна к культуральным условиям, в том числе к источнику углерода и температуре инкубации; Следовательно, существует потребность в стандартных условиях роста для анализа миколиновых кислот. Модель для организации клеточных стенок родококков были предложены, в которых миколиновые кислоты (как и в других штаммах, содержащих миколиновую кислоту) представляют внешний липидный проницаемый барьер (Sutcliffe, 1998). В согласии с этим, были извлечены из родококков образующие белки каналы. (Lichtinger et al., 2000; Riess and Benz, 2000; Riess et al., 2003). Миколиновые кислоты либо ковалентно связаны с пептидогликан-арабиногалактанами скелета клеточной стенки или извлекаемы. (Goodfellow et al., 1976; Sutcliffe, 1997). Липоарабиноманнан липогликаны были обнаружены в типовым штамме Rhodococcus rhodnii (Flaherty et al., 1996).

Структура усеченного липоарабиноманнана, новый липогликан, от Rhodococcus equi было сообщено Garton и др. (2002) Структура связанного липогликана из Rhodococcus Ruber, обозначается RruLAM, было установлено, что гораздо проще, чем устанавливается для Mycobacterium tuberculosis липоарабиноманнан и отличается от Rhodococcus equi. (Gibson et al., 2003) RruLAm не индуцируют образование провоспалительных цитокины или в человеческих или в крысиных клеточных линиях макрофага.

Морфология колоний. Родококки хорошо растут на стандартной лабораторной среде, используемой для культивирования актиномицетов. Колонии могут быть грубыми, гладкими или слизистыми. Они 0,25-2 мм в диаметре, и могут быть непрозрачными, коралловыми, кремовыми, оранжевыми, розовыми, красными или желтыми. Бесцветные варианты встречаются. Пигментация может быть повышена за счет света. (Rowbotham and Cross, 1977b).

Питательная среда и условия роста. Штаммы Rhodococcusхорошо растут на средах, таких как глюкозо-дрожжевой экстракт агара (Gordon and Mihm, 1962a; Waksman, 1950), модифицированном агаре Бенетта (Jones, 1949), сердечно-кровяном бульоне (Difco 0418) и модифицированный агаре Саутона с добавлением тиамина e (Mordarska et al., 1972),и средойLowenstein-Jensen’s(BBL20908). Большинство штаммов растут при температуре от 15 до 40 ° С.

Метаболизм. Примечательно метаболическое разнообразие, показанное родококками, делает их идеальными кандидатами для повышения биоремедиации загрязненных участков, и, как биокатализаторов для широкого диапазона биотрансформаций ( (BeardandPage, 1998;Belletal., 1998;Finnerty, 1992;Hughesetal., 1998;WarhurstandFewson, 1994). Следовательно, их метаболическое разнообразие представляет интерес для химической, экологической, энергетической и фармацевтической промышленности, а также для применения в обессеривания ископаемых видов топлива (Matsui et al., 2002), и промышленного производства акриламида (Hughes et al., 1998). Обширные обзоры по катаболической универсальности и ферментативных возможностей доступны (DeCarvalhoanddaFonseca, 2005;Gürtleretal., 2004;Larkinetal., 2005, 2006;vanderGeizeand Dijkhuizen, 2004).Их метаболическое разнообразие связано с наличием и мобилизацией крупных линейных плазмид и множеством гомологов ферментов в катаболических путях (McLeod et al., 2006; van der Geize and Dijkhuizen, 2004). Существует доказательство того, что катаболические гены совместно регулируется в отдельном гене кластеры, связанные с множеством адаптивных рекомбинаций (Larkin et al., 2005).кластеры, связанные с множеством адаптивных рекомбинаций.

Штаммы Rhodococcusассимилируют широкий спектр углеводов и белков (Goodfellow and Alderson, 1977; Goodfellow et al., 1982a, 1982c) но и проявляют исключительную способность разрушать гидрофобные природные соединения и ксенобиотики, в том числе алифатические углеводороды, галогенированные алифатические углеводороды, полициклические ароматические углеводороды, а также нитроароматических соединения. (Armfield et al., 1995; Cain, 1981;Peczynska-CzochandMordarski, 1984;Tárnok, 1976), а также полихлорированные бифенилы. (Seto et al., 1995; Warren et al., 2004), особенно широко распространенные стойкие загрязнители окружающей среды. Кроме того, некоторые стойкие тиокарбонаты и S-триазиновые гербициды (De Schrijver and De Mot, 1999)

и 2-меркаптобензотиазол (Haroune et al., 2004), который используется в качестве ускорителя вулканизации в резиновой промышленности, катаболизируются родококками. . Штаммы Rhodococcus были причастны к деградации лигнин-связанных соединений. (EggelingandSahm, 1980, 1981;Rastetal., 1980) и гуминовых кислот (Crossetal., 1976).

Метаболическую универсальность штаммов Rhodococcusможно проиллюстрировать способностьюRhodococcus aetherivoransдеградироватьt-бутиловый эфир(Goodfellowetal., 2004),Rhodococcus erythropolisутилизировать 1-хлорбутан (Sallisetal., 1990), Rhodococcus gordoniae метаболизировать очень высокие концентрации фенола (Jones et al., 2004),Rhodococcus koreensis .

Процедуры по обогащению и изоляции. Родококки были выделены из проб окружающей среды, в частности почвы, используя многочисленные питательных среды. К ним относятся Агар Чапека (HigginsandLechevalier, 1969), глицериновый агар (GordonandSmith, 1953), глицерин-аспарагиновый агар (ShirlingandGottlieb, 1966), модифицированный агар Саутона (Mordarskaetal., 1972), и нитратная среда Виноградского (Winogradsky,1949). Диапазон новыхrhodococciбыли выделеныColquhounи коллегами (1998b) изN.W. Тихо-океанских отложений используяM3 агар (RowbothamandCross, 1977b)andMunzагар с добавлением 1%,v/vпарафина(Nesterenkoetal., 1978a). Картофельно-глюкозный агар был использован, чтобы изолировать от родококков болезни душистого горошка (Tilford, 1936).

Несколько процедур были рекомендованы для выделения Rhodococcus eqiu от проб окружающей среды и клинического материала (Makrai et al., 2005; Muscatello et al., 2007a). Селективная среда (NANAT) с добавлением циклогексимида, налидиксовой кислоты, новобиоцина и теллурита калия была использована для хорошего эффекта с этой целью (Muscatello et al., 2007a; Mutimer and Woolcock, 1980; Woolcock et al.,1979). Аналогичным образом, Rhodococcus eqiu был выделен из почвы с использованием селекционного питательного бульона (TANP broth бульон), содержащего циклогексимид, налидиксовую кислоту, пенициллин и теллурит калия до пересева на среде М3 среде, дополненной теллуритом калия. (Barton and Hughes, 1981).

Поддержание культуры. Краткосрочное хранение может быть достигнуто путем последовательной передачи на стандартную среду, такую как модифицированная Беннетта (Jones, 1949) и глюкозно- дрожжевого экстракта (Gordon and Mihm, 1962a) агарных косячках с хранения между пересевами при 4 ° С. Лиофилизация, хранение в жидком азоте, или замороженной суспензии глицерина могут быть использованы для длительного хранения. Для лиофилизации, клетки суспендируют в подходящей жидкости, такой как сыворотки глюкозы (7,5%, масса / объем) или обезжиренном молоке с глюкозой (7,5%, вес / объем). Для хранения в жидком азоте, микроорганизмы инокулировали в небольших пробирках, содержащих соответствующую среду и инкубировали до тех пор, не наблюдался хороший рост . Затем пробирки закрывают ватными пробками, погружают в жидкий парафин, и помещают в контейнер с жидким азотом. Глицериновые суспензии готовят путем соскоба биомассы из сильно инокулированных агаровых чашек и делает суспензий в 3 мл водного глицерина в небольших ампулах, которые затем хранят при -20 ° C. (Wellington and Williams, 1978). Замороженные суспензии глицерина не только служат в качестве долгосрочного средства сохранения, но и в качестве быстрого источника посевного материала. Рабочие посевной материал получают путем оттаивания суспензии при комнатной температуре перед обработкой. После использования, глицерин суспензии быстро замораживают и хранят снова при -20 ° С.