Zobrazení zdroje stránky Bacillus subtilis

{{Taxobox
  | jméno = ''Bacillus subtilis''
  | obrázek = Bacillus subtilis.jpg
  | popisek = 
  | velikost obrázku = 250 px
  | doména = [[bakterie]] (Bacteria)
  | kmen = [[Firmicutes]]
  | třída = [[Bacilli]]
  | řád = [[Bacillales]]
  | čeleď = [[Bacillaceae]]
  | rod = ''[[Bacillus]]''
  | binomické jméno = Bacillus subtilis
  | druh popsal = ([[Christian Gottfried Ehrenberg|Ehrenberg]], 1835) Cohn, 1872
}}
'''''Bacillus subtilis''''' (česky někdy '''bacil senný'''<ref>http://www.biolib.cz/cz/taxon/id127721/</ref>) je [[Grampozitivní bakterie|grampozitivní]] sporulující aerobní [[bakterie]]. Je nepatogenní a žije v půdě.

Patří mezi bakterie, které na těžký nedostatek výživných látek odpovídají tvorbou [[Spora (bakterie)|endospóry]] – morfologicky odlišného typu [[Buňka|buňky]]. Termín endospóra je v užším smyslu vyhrazen pro útvary tvořené [[bacil]]y a [[Clostridium|klostridiemi]], ačkoli podobné spóry produkují i [[streptomycety]]. Endospóra je metabolicky stagnující a vůči podmínkám prostředí velmi odolná buňka schopná přežít teplotní extrémy, sucho a vysokou dávky [[Ionizující záření|ionizujícího záření]]. Odhadovaná životnost endospóry se pohybuje mezi tisíci až miliony let. Proces opětovné přeměny endospóry na metabolicky činnou bakterii se nazývá [[germinace]] neboli pučení. Díky známému [[genom]]u, nepatogénnosti a vnější membráně bez obsahu [[lipopolysacharid]]ů je ''Bacillus subtilis'' používaný k průmyslové produkci [[rekombinantní protein|rekombinantních proteinů]].

== Sporulace ==
Sporulace začíná asymetrickým dělením, kterým vzniká větší mateřská buňka a menší prespóra. Odděluje je přepážka (septum), která je podobná přepážce při běžné [[Amitóza|amitóze]], avšak má tenčí vrstvu [[peptidoglykan]]u. Mnohé [[Bílkovina|proteiny]] lokalizované v přepážce jsou specifické pouze pro jednu z jejích stran. Přepážka se postupně zakřivuje a prespóra uvnitř mateřské buňky se jí nakonec zcela obalí. Zvláštní je, že septum je téměř hotové před dokončením segregace bakteriálního [[chromozom]]u, takže prespóra zpočátku obsahuje pouze jednu třetinu chromozomu blíže k [[Replikace DNA|replikačnímu počátku]]. Po segregaci [[DNA]] spóry začne její mateřská buňka poskytovat živiny. Od chvíle, kdy u vznikající spóry nastoupí metabolická [[dormance]] a její DNA se stane [[Transkripce (DNA)|transkripci]] inaktivní, mateřská buňka začne pracovat na tvorbě obalů spóry – dává vznik tzv. kůře (cortex), vnitřnímu plášti a vnějšímu plášti. Proces zachycování proteinů budujících tyto obaly prespóry a také jejich schopnost rozlišit "správnou" membránu je stále předmětem intenzivního výzkumu. Na konci celého procesu se mateřská buňka rozloží a uvolní zralou spóru.

Sporulaci nezbytně provází změna [[Exprese genu|genové exprese]] a to jak před samotným dělením, tak později v obou kompartmentech. Klíčovým [[Transkripční faktor|transkripčním faktorem]] v tomto procesu je Spo0A, jehož stav [[fosforylace]] určuje jeho schopnost vázat se na [[Promotor (genetika)|promotory]] a tím regulovat genovou expresi. Sporulace je dále závislá na čtyřech [[sigma faktor]]ech, z nichž každý rozpoznává specifickou skupinu promotor a tedy přepisuje specifickou skupinu genů. Tyto sigma faktory jsou označeny jako F, G, E, K. První z nich, sigmaF, se v prespóře aktivuje po vytvoření septa a ovládá sekvenční aktivitu ostatních tří sigma faktorů. Jeho aktivace je proto kontrolním bodem celé sporulace.

Mezi nejvýraznější morfologické změny doprovázející sporulaci patří obalení malé buňky membránou uvnitř větší mateřské buňky. Tento krok následuje po zformování septa. Proces vykazuje určité podobnosti s [[Fagocytóza|fagocytózou]] u [[Eukaryotická buňka|eukaryotických buněk]]. Tato analogie však není příliš významná, jelikož sporulující buňky jsou obaleny vrstvou peptidoglykanu, který obalí i prespóry. Peptidoglykan představuje pevné rozdělení obou buněk a je napojen na peptidoglykanové vrstvu tvořící vnější obal komplexu mateřské buňky a prespóry. Mezi mateřskou buňkou a prespórou se nacházejí dvě membrány – vnější membrána, která se začala formovat na straně polárního septa mateřské buňky a vnitřní membrána, jejíž budování započalo na prespórové straně polárního septa. Vnější membrána je zpočátku spojena s [[Cytoplazmatická membrána|cytoplazmatickou membránou]], takže proteiny exprimované v mateřské buňce prostupují obě membrány. Plášťové proteiny nejsou mezi sporulujúcimi druhy všeobecně evolučně konzervované a jejich identifikace je technicky náročná.

== Použití v biotechnologiích ==
''B. subtilis'' patří mezi nejpoužívanější grampozitivní bakterie v průmyslové produkci rekombinantních proteinů. Tedy proteinů nepřirozených pro svůj druh, které jsou uměle vnesené do jeho genomu technikami genové rekombinace. Průmyslové kmeny ''B. subtilis'' sekretují mnoho rekombinantních proteinů. Hostitelské kmeny používané pro úspěšnou expresi proteinů jsou často deletované pro geny amyE, APRE, nPro, spollAC, srfC a transformovány pomocí přírodní kompetence. Genom ''Bacillus subtilis'' byl [[Sekvenování DNA|osekvenovaný]]. Nenašla se v něm produkce škodlivých [[exotoxin]]ů, ani [[endotoxin]]ů. Proteiny jím vytvořené lze zpracovat jednoduše, bez nutnosti rozrušení buněk nebo chemického zpracování. To má za následek relativně velký a cenově výhodný výtěžek.

Hlavním problémem produkce proteinů v ''B. subtilis'' je, že produkuje množství [[proteáza|proteáz]], z nichž některé rozkládají rekombinantní proteiny. Patří sem sedm známých proteáz, z nichž pět je extracelulárních:
# Subtilisin (APRE gen) – hlavní alkalická [[serinová proteáza]]
# Neutrální proteáza (nPro) – hlavní [[metalloproteáza]] obsahující [[zinek]]
# Malá serinová proteáza (epr) – inhibovaná fenylmetynsulfonyl fluoridem ([[PMSF]]) a [[EDTA]]
# Bacilopeptidáza F (BPF) – malá serinová proteáza /[[esteráza]]; inhibována PMSF
# Malá metalloesteráza (MPE)
# ISP-I – velká intracelulární serinová proteáza vyžadující [[vápník]]
# ISP-II – malá intracelulární serinová proteáza

První dva enzymy jsou zodpovědné za 96–98% extracelulární protázové aktivity. Další výzkumné skupiny oznámily šest až osm extracelulárních proteáz. Kmen ''B. subtilis'' vyvinutý pro [[genové inženýrství]] má deficit osmi extracelulárních proteáz.

== Odkazy ==

=== Reference ===
{{Překlad|jazyk = sk|článek = Bacillus subtilis|revize = 5881422}}
<references />

=== Literatura ===
* {{Citace elektronické monografie
  | příjmení = Higgins
  | jméno = Douglas
  | příjmení2 = Dworkin
  | jméno2 = Jonathan
  | korporace = Department of Microbiology and Immunology, College of Physicians and Surgeons, Columbia University, New York, NY, USA
  | titul = Recent progress in Bacillus subtilis sporulation
  | url = http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1574-6976.2011.00310.x/pdf
  | druh nosiče = PDF online
  | editoři = Urs Jenal
  | vydavatel = Blackwell Publishing
  | datum vydání = 2011-10-25
  | datum přístupu = 2014-11-23
  | doi = 10.1111/j.1574-6976.2011.00310.x
  | jazyk = anglicky
}}

* {{Citace periodika
  | příjmení = Demain
  | jméno = Arnold L.
  | příjmení2 = Vaishnav
  | jméno2 = Preeti
  | titul = Production of recombinant proteins by microbes and higher organisms
  | periodikum = Biotechnology Advances
  | rok = 2009
  | doi = 10.1016/j.biotechadv.2009.01.008
  | jazyk = anglicky
}}

=== Externí odkazy ===
* {{Commonscat}}

{{Taxonbar|from=Q131238}}
{{Autoritní data}}

[[Kategorie:Bacillaceae]]
[[Kategorie:Modelové organismy]]