A Microbial Biorealm page on the genus Citrobacter freundii
Classification
Higher order taxa
Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacteriales; Enterobacteriaceae; Citrobacter
Species
NCBI: Taxonomy
Citrobacter Freundii
Description and significance
Photo: Pete Wardell/CDC
As espécies Citrobacter, incluindo Citrobacter freundii, são bacilos gram-negativos aeróbicos. Citrobacter freundii são bactérias longas em forma de haste tipicamente de 1-5 µm de comprimento . A maioria das células de C. freundii são cercadas por muitos flagella usados para se mover, mas alguns não são móveis. O seu habitat inclui o ambiente (solo, água, esgotos), alimentos e os tractos intestinais de animais e humanos . Pertence à família Enterobacteriaceae. como agente patogénico oportunista, C. freundii é responsável por uma série de infecções oportunistas significativas. É conhecida por ser a causa de uma variedade de infecções nosocomiais do trato respiratório, do trato urinário, do sangue e de vários outros locais normalmente estéreis em pacientes . C. freundii representa aproximadamente 29% de todas as infecções oportunistas . Portanto, uma das principais razões pelas quais muitas estirpes e plasmídeos diferentes do genoma de C. freundii estão sendo sequenciados é para encontrar antibióticos que possam combater essas infecções oportunistas.surpreendentemente, este micróbio infeccioso no ser humano desempenha um papel positivo no ambiente. C. a freundii é responsável pela redução dos nitratos aos nitritos no ambiente . Esta conversão crucial é uma etapa importante no ciclo do nitrogênio. E a reciclagem de nitrogênio é muito essencial porque a atmosfera da terra é de cerca de 85% nitrogênio . Portanto, devido à sua importante contribuição para o meio ambiente é outra motivação para sequenciar o genoma de C. freundii.o gênero Citrobacter foi descoberto em 1932 por Werkman e Gillen. Culturas de C. freundii foram isoladas e identificadas no mesmo ano a partir de extratos de solo .
estrutura do genoma
não existe informação disponível online sobre o genoma completo de C. freundii, embora algumas estirpes individuais e plasmídeos do micróbio tenham sido sequenciados. O mais proeminente é o plasmídeo pCTX-m#3 porque é o maior plasmídeo e codifica uma grande quantidade de proteínas. Sua sequência foi concluída em 6 de janeiro de 2005. É um plasmídeo de DNA circular e tem 89.468 pares de bases nucleotídicas de comprimento. O comprimento do plasmídeo é de 0,089468 (Mbp). É composto por 51,0 % de conteúdo GC, e codifica 105 proteínas . outra característica importante do C. o genoma de freundii é o único micróbio da família Enterobacteriaceae que contém um plasmídeo que codifica a L-metionina γ-lyase (MGL). A sequência nucleotídica do plasmídeo contém uma inserção ecori de 3000 bp . O fragmento também contém duas molduras de leitura abertas. O primeiro quadro consiste em 1,194 nucleótidos, e o segundo, 1,296 nucleótidos.O primeiro quadro, conhecido como gene megL, codifica uma proteína de 398 resíduos de aminoácidos que tem homologia de sequência com MGLs de diferentes fontes. O segundo quadro codifica uma proteína com homologia de sequência com proteínas pertencentes à família das permeases .
o gene C. freundii Os60 AmpC β-lactamase também foi sequenciado e é composto por 1197 nucleótidos. Codifica um precursor longo de 380 aminoácidos e contém um peptídeo sinal de 19 resíduos na extremidade de 5′. Este gene codifica uma proteína madura que tem uma massa molecular de 39 781 Daltons. As posições dos aminoácidos neste precursor são suprisinlgy idênticas aos resíduos na E. coli K12 das AMPc-β-lactamases cromossómicas. outra estirpe importante do genoma de C. freunii é GN346, um isolado clínico recuperado em 1965. Esta estirpe produz a enzima cefalosporinase, que tem a capacidade de hidrolisar e inactivar as cefalosporinas e cefalosporinas anibitóicas . As regiões estruturais e promotoras do gene cefalosporinase têm 1408 nucleótidos de comprimento. A sequência de aminoácidos da enzima madura é composta por 361 aminoácidos com uma massa molecular de 39,878 Da .
estrutura celular e metabolismo
a estrutura celular de C. freundi é longa e em forma de haste geralmente de 1-5 µm de comprimento. O exterior da célula contém muitos flagelos usados para a motalidade . Como C. freundii é uma bactéria gram-negativa, ela contém duas membranas (interior e exterior).O espaço periplásmico encontra-se entre as duas membranas. A membrana exterior não contém uma fonte de energia, mas contém muitas porinas embutidas dentro dela que ajudam o organismo a adquirir íons importantes . Ao contrário das bactérias gram-positivas, as células de C. freundii não contêm uma parede celular espessa feita de peptidoglicano. para o metabolismo, C. freundii tem uma capacidade incrível de crescer com glicerol como única fonte de carbono e energia. Neste processo, o glicerol é fermentado por um processo de desmutação. Este processo requer duas vias . Na primeira via, o glicerol é desidrogenado por uma desidrogenase de glicerol ligada ao NAD1 à Di-hidroxiacetona. A di-hidroxiacetona é então fosforilada e fundida à glicólise por Di-hidroxiacetona cinase . Na segunda via, o glicerol é desidratado pela desidratase glicerol dependente da coenzima B12 para formar 3-hidroxipropionaldeído . Este produto é reduzido ao principal produto de fermentação do 1,3-propanodiol pela desidrogenase ligada ao NADH do 1,3-propanodiol, que regenera o NAD1. O regulador dha codifica as quatro enzimas essenciais destas duas vias. Surpreendentemente, a expressão do regula dha só é induzida quando o glicerol está presente . as células de C. freundii também são capazes de metabolizar a lactose ou o citrato como fonte de carbono .
Ecologia
Citrobacter freundii são comumente encontrados no ambiente, principalmente no solo, água e esgotos. São um indicador de potencial contaminação da água. Eles também são encontrados em diferentes órgãos de animais doentes, incluindo mamíferos, aves, répteis e anfíbios . Sabe-se que não interagem com outros organims.
No meio ambiente, C. freundii pode converter nitrato ou o íon amônio (que é um átomo de nitrogênio combinado com quatro átomos de hidrogênio) para nitrito; esta reação ocorre em meio ambiente, bem como no trato digestivo de humanos e outros animais . Depois que converte nitrato em nitrito no ambiente, o nitrito é convertido em nitrogênio, e esta etapa final completa o ciclo de nitrogênio na atmosfera da terra, que é composta por 85% de nitrogênio . O papel ecológico deste organismo não só inclui seu importante papel no ciclo do nitrogênio, porque ele também pode acumular urânio (que é o material básico para a tecnologia nuclear) através da construção de complexos de fosfato .
Citrobacter freundii has also been investigated for biodegradation of tannic acid used in tannerys .
patologia
como um patógeno oportunista, Citrobacter freundii é muitas vezes a causa de infecções oportunistas significativas, o que significa que geralmente não causa doença em hospedeiros humanos saudáveis. Eles só afetam pacientes com um sistema imunológico fraco, significando que eles precisam de uma “oportunidade” para infectar a pessoa . Portanto, em pacientes com um sistema imunológico suprimido, as espécies Citrobacter são conhecidas por causar uma grande variedade de infecções nosocomiais do trato respiratório, do trato urinário e do sangue . As doenças hepáticas, biliares e pancreáticas são também doenças comuns que são causadas por C. freundii. O tracto biliar é o local de infecção mais comum pelo Bacilli C. freundii.uma doença fatal a que C. freundii tem estado associado é a meningite neonatal. Meningite Neonatal é a inflamação das meninges (o sistema de membranas que cercam o SNC) devido à invasão bacteriana . A taxa de mortalidade da meningite Citrobacter é inaceitavelmente alta, com taxas de mortalidade de pacientes variando de 25 a 50 %. Além disso, persistem graves problemas neurológicos em 75% dos sobreviventes. Nesta doença, Citrobacter freundii é capaz de penetrar a barreira hemato-encefálica que consiste no epitélio do plexo coróide e no endotélio capilar do cérebro . testes realizados por Badger et. al, no artigo “Citrobacter freundii Invade e Replica no Cérebro Humano Microvascular Células Endoteliais”sugerem que a proliferação de bactérias de C. freundii, ocorre no nível intracelular, que tinha sido contrário à geral pensamento científico. Os achados indicam que C. freundii atravessa vacúolos, Replica e é libertado para o lado basolateral das células endoteliais microvasculares do cérebro humano (HBMEC), a fim de atravessar a barreira hemato-encefálica. Uma análise mais aprofundada pode potencialmente permitir estratégias terapêuticas para tratar infecções. Ainda não existe tratamento terapêutico disponível .certas doenças estudadas em trutas e ciprinídeos são também causadas por C. freundii. C. freundii provoca alterações inflamatórias anormais no intestino da truta e alterações inflamatórias e necróticas nos órgãos internos dos ciprinídeos. A doença foi descoberta por meio de infecção artificial com uma cultura pura de C. freundii. Esta descoberta estabeleceu C. freundii como uma causa da doença dos peixes .num estudo de caso realizado pelo Journal of Medical Microbiology, um doente desenvolveu peritonite e infecção no túnel devido ao Citrobacter freundii, o que é pouco frequente. O doente estava em diálise peritoneal ambulatória contínua. Normalmente, os agentes causadores são microrganismos gram-positivos, particularmente Staphylococcus aureus e Staphyloccus edpidermis. Também não há relatos conhecidos de infecção túnel devido a C. freundii. A terapia antibiótica inicial não funcionou e a infecção continuou a persistir até que o cateter foi removido. Isto é clinicamente significativo porque o Citrobacter Freundii mostra sensibilidade antibiótica diferente, razão pela qual a terapia inicial não foi bem sucedida. O paciente não respondeu ao tratamento até que o cateter foi removido mostrando Citrobacter freundii são patógenos oportunistas que afetam pacientes hospitalizados e imunocomprometidos .aplicação à biotecnologia na indústria biotecnológica, o Citrobacter freundii produz muitas enzimas importantes.As primeiras enzimas que produz são a fosfatase. Actividade da fosfatase de C. acredita-se que freundii esteja envolvido na acumulação de chumbo, o que pode ter desempenhado um papel importante na indústria de Biotecnologia. A actividade da fosfatase de C. freundii também foi descoberta como tendo resistência a alguns reagentes de diagnóstico .
a purificação e caracterização da selenocisteína bacteriana beta-liase, uma enzima que catalisa especificamente a clivagem de l-selenocisteína a L-alanina, foi purificada a partir do Citrobacter freundii. A enzima é monomérica com um peso molecular de ca. 64 000 e contém 1 mol de 5′-fosfato piridoxal como cofactor por mol de enzima. A enzima também catalisa a alfa, a eliminação beta da beta-cloro-L-alanina para formar NH3, piruvato .
C. as estirpes Freundii também contêm um plasmídeo que codifica a classe 1 da cefalosporinase AmpC. Estas enzimas podem inactivar a hidrólise de novas cefalosporinas e cefalosporinas .
Current Research
a small scale research concerning certain strains of C. freundii was done recently at the University of Tennessee, Knoxville. A importância de certos genes de resistência à tetraciclina e à estreptomicina e de integrões de classe 1 em C. freundii isolado do solo de laticínios e não-terrenos foram avaliados. Uma estirpe de C. freundii extraída de solos agrícolas leiteiros transportava integrões da classe 1 com diferentes cassetes genéticas inseridas. Os resultados deste pequeno estudo sugeriu que a presença de vários genes de resistência e integrons de classe 1 em C. freundii na exploração leiteira do solo pode atuar como um reservatório de genes de resistência antimicrobiana e poderia desempenhar um papel na disseminação destes genes de resistência antimicrobiana para outros comensais indígenas e de comunidades microbianas no solo. No entanto, estudos adicionais de longo prazo realizados em mais locais são necessários para apoiar esta hipótese .
a second research concerning C. freundii was done in order to devise a polymerase chain reaction (PCR) method that simultaneously uses three pairs of specific primers to detect genes of certain micróbios (including C. freundii). O método incluiu a concepção de três pares de iniciadores: SPVC-1 e SPVC-2, INVA-1 e INVA-2; e VIAB-1 e VIAB-2. A PCR foi realizada utilizando estes três iniciadores para identificar 14 organismos bacterianos clinicamente importantes. As seguintes estirpes foram rapidamente identificados utilizando o PCR: (1) C. freundii; (2) S. Tifo; e S. Paratyphi C; (3) S. Dublin (virulência antígeno positivo); e (4) sorovares de Salmonella, que abrigam uma spv-tipo de plasmídeo de virulência. Embora este método PCR seja novo, com o avanço da tecnologia no futuro este método pode permitir a identificação de C. freundii em mamíferos imediatamente para que o tratamento antibiótico apropriado possa ser iniciado sem demora .um terceiro estudo sobre C. freundii foi realizado na Universidade de Barcelona, Espanha. Foram estudados os mecanismos de resistência às fluoroquinolonas em duas estirpes de Citrobacter freundii. Ambas as estirpes foram isoladas do mesmo doente. Este estudo permitiu a caracterização parcial dos genes acrA e acrB deste microrganismo. A expressão de genes em ambas as estirpes foi analisada utilizando microarróis de ADN para Escherichia coli. A semelhança dos nucleótidos entre os genes Acra e acrB parcialmente sequenciados de C. freundii e E. coli foi de 80, 7% e 85%, respectivamente. Os genes acrA e acrB de C. freundii são semelhantes aos de E. coli e a sua sobre-expressão podem desempenhar um papel importante na modulação da concentração inibitória mínima final das fluoroquinolonas .foi realizado um quarto estudo sobre C. freundii em Taiwan. Uma equipe de pesquisadores isolou um paciente diabético que desenvolveu fascite necrosante que foi causada por C. freundii de uma lesão incitada por um animal marinho. A fascite necrotizante é uma infecção dentro da camada mais profunda da pele e tecidos subcutâneos. Ao tratar o paciente, tiraram uma amostra do líquido na ferida e encontraram C. freundii. Após três dias de início dos tratamentos antibióticos com cefotaxmina e cefepmina, houve acumulação de abcessos subcutâneos. Depois de 6, 10, 14, e 21 dias de atendimento ao paciente, alguns antibióticos estavam dando ao paciente algum alívio, mas nenhuma recuperação a longo prazo foi alcançada. Cefotoaxima, cefepima, ciprofloxamina estão entre os antibióticos que não eram compatíveis com C. freundii. O doente recuperou completamente após 42 dias de tratamento com ertapenem. Os pesquisadores isolaram duas colônias de C. freundii em 5 dias. À medida que os isolados cresciam, tornaram-se imensamente resistentes à cefotaxima e cefepima. A razão pela qual entrapenem trabalhou contra C. freundii é porque é ativo contra AmpC produzindo Enterobacteriaceae .as espécies Citrobacter são uma causa comum de infecções nosocomiais associadas a doentes submetidos a tratamentos hospitalares prolongados. C. freundii tem sido recentemente relatado como expressando resistência a anti-biotincos de largo espectro, incluindo piperacilina, piperacillintazobactama, vancomicina e cefalosporinas. O isolamento do Citrobacter freundii (CRCF) resistente à ceftriaxona tem sido associado aos antibióticos de largo espectro superpredidos. As novas estirpes de FCR emergentes podem sugerir indução ou depressão de genes de resistência, bem como eliminação de organismos concorrentes. O FCR foi, na sua maioria, isolado de doentes com co-morbilidades significativas, incluindo SIDA, doença vascular periférica e doença cerebrovascular. O uso de fluoroquinolona também foi relatado não ter nenhum efeito contra o isolamento de CRCF .
Citrobacter freundii é também conhecido por conter no seu cromossoma um gene que codifica a cefalosporinase. Esta enzima hidrolisa−CO− NH-ligação no anel lactâmico das cefalosporinas e cefalycis, tornando assim as bactérias resistentes a este tipo de antibióticos. No entanto, quando exposto a novas cefems de terceira geração e cerbapenems, C. freundii clinicamente isolado mostrou sensibilidade a essas substâncias.Um pequeno surto de C. freundii resistente a cefems de terceira geração foi observado na ala cirúrgica do Hospital Universitário de Nagoya em pacientes que foram submetidos a procedimentos cirúrgicos. O C. freundii foi isolado da bílis do paciente, gaze de ferida, fezes, pus e ascite. Foi sugerido que essas novas cepas de C. freundii continha um plasmídeo de codificação de AmpC celphalosporinase mas em caso de falha de transferir o cephems resistência de C. freundii para E. coli concluiu-se que a enzima deve ser codificada no cromossomo de C. freundii. Uma vez que C. freundi está associado a infecções nosocomiais recomenda-se precaução a estas novas estirpes .
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Editado por Sumaira Akbarzada, estudante de Rachel LarsenEdited por Greg Vargas e Darren Zhen ,estudantes de M Glogowskiat Loyola UniversityEdited por Gergana Grigorova e Michal Olszewski, estudantes de M Glogowskiat Loyola UniversityEdited por Alex Kula e Joanna Aiken, estudantes de M Glogowskiat Loyola University