Bacteriocine

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Bacteriocine sind proteinogene 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 Vergleich zu den meist niedermolekularen Antibiotika sind Bacteriocine Peptide oder Proteine.[1] Ihre genetische Information ist dabei auf Plasmiden kodiert.[2] Im Gegensatz zu den nichtribosomalen Peptiden mit ähnlicher Wirkung wie Polymyxine und Iturine werden Bakteriocine am Ribosom erzeugt.[3]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Bacteriocine haben meist ein enges Wirkspektrum, insbesondere erstreckt sich dieses zur Minderung der Nährstoffkonkurrenz auf Arten, die dem Erzeugerorganismus ähnlich sind. Bacteriocine mit Breitbandwirkung sind Nisin aus Lactococcus lactis[4][5] und Reutericyclin (aus Lactobacillus reuteri).[6]

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. Eine typische Klassifikation teilt Bakteriocine in vier Klassen ein.[3] Bakteriocine der Typen I und II sind relativ kleine, kationische, amphiphile, Biomembran-bindende Peptide zwischen drei und zehn Kilodalton.[3] Bakteriocine des Typs I enthalten die die nichtkanonischen Aminosäuren Lanthionin and Methyllanthionin.[3] Bakteriocine des Typs 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.[3] Bakteriocine des Typs III besitzen eine Masse über 30 Kilodalton und sind hitzelabil.[3] Bakteriocine des Typs IV besitzen für die Funktion notwendige Lipide oder Glykosylierungen.[3]

Manche Bacteriocine sind für die Lebensmittelindustrie interessant. So wird Nisin von Milchsäurebakterien synthetisiert, welches man als Konservierungsmittel in verschiedenen Produkten wie Streichkäse verwenden kann.[2]

Als erste Bacteriocine wurden Colicine 1925 von André Gratia in Escherichia coli beschrieben.[7][8][9]

Abgrenzung[Bearbeiten]

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[10] sind keine Bacteriocine, da sie nicht von Proteasen gespalten werden und daher keine Peptide bzw. Proteine sind.[11][12]

Beispiele[Bearbeiten]

Siehe auch[Bearbeiten]

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

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Parasitologie: Bacteriocine – Lantibiotika, Universität Bonn
  2. a b Richard F. Shand und 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.
  3. a b c d e f g 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, ISSN 1738-8872, S. 229–235, PMID 21464591.
  4. Stevens, K. A. et al.: Nisin treatment for inactivation of Salmonella species and other gram-negative bacteria. Applied and Environmental Microbiology, Band 57, Nr. 12, 1991, S. 3613–3615.
  5. 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, ISSN 0006-3002, S. 223–234, PMID 10590310.
  6. Eintrag zu Reutericyclin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 11. November 2013.
  7. Gratia, A. (1925): Sur un remarquable exemple d'antagonisme entre deux souches de colibacille. In: Compt. Rend. Soc. Biol. Bd. 93, S. 1040–1042.
  8. Gratia, J.P. (2000): Andre Gratia: a forerunner in microbial and viral genetics. In: Genetics. Bd. 156, Nr. 2, S. 471–6. PMID 11014798. PMC 1461273 (freier Volltext)
  9. Definition bei UniProt
  10. L. T. Axelsson, T. C. Chung, W. J. Dobrogosz, S. E. Lindgren: Production of a Broad Spectrum Antimicrobial Substance by Lactobacillus reuteri. Microbial Ecology in Health and Disease, 1989, Vol. 2, No. 2, S. 131–136; doi:10.3109/08910608909140210.
  11. Eintrag zu Reuterin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 11. November 2013.
  12. P. Rattanachaikunsopon, P. Phumkhachorn: Lactic acid bacteria: their antimicrobial compoundsand their uses in food production (PDF; 494 kB). Annals of Biological Research, 2010, 1 (4), S. 218-228.
  13. Lavermiocca, P., S. L. Lonigro, F. Valerio, A. Evidente und A. Visconti. 2002. Reduction of Olive Knot Disease by a Bacteriocin from Pseudomonas syringae pv. ciccaronei. In: Applied and environmental Microbiology. Vol 68, No.3, S. 1403-1407. PMC 123734 (freier Volltext)

Weblinks[Bearbeiten]