Mycobacterium smegmatis är en vanlig mikroorganism som av flera skäl har blivit en av de viktigaste bakterierna för biologiska studier. Det är lätt att odla och förökar sig snabbt. Det är icke-patogent för människor och andra djur. Dess grundläggande struktur och metabolism är prototypiska för andra arter i släktet mycobacterium, några som är agenter för svårbehandlade och förödande sjukdomar. Om hemligheterna bakom M. smegmatis kan avslöjas, kan några av de äldsta sjukdomarna för mänskligheten en dag bli behandlingsbara.
Den taxonomiska phylum actinobacteria är bland de vanligaste livsformerna på jorden. De flesta arter är aeroba, blandar syre med organiska näringsämnen, och därför är aktinobakterier, trots sin encelliga storlek, en viktig länk i planetens kolcykel. I andningsprocessen producerar de sekundära metaboliter som är speciella för varje art. Dessa naturliga föreningar, inklusive Nobelprisbelönta antibiotika, är av medicinsk och kommersiell betydelse.
Släktkategorin mycobacterium kännetecknas av ett ”vaxartat” skal. Istället för ett yttre cellmembran har organismerna i denna grupp en tjock cellvägg som består av lipider eller fettsyror. Detta skyddande lager gör dem hydrofoba, nästan ogenomträngliga för vatten och bidrar till deras härdighet. De kan överleva exponering för syror, alkalier, rengöringsmedel och till och med antibiotikaangrepp. Bland de patogena arterna är de två mest ökända mykobakterierna parasitära och ansvariga för sjukdomarna tuberkulos och spetälska.
Mycobacterium smegmatis är en icke-rörlig bacillus, en stavformad bakterie som är 3-5 mikrometer lång utan att förflytta sig. De växer snabbt till en koloni som kallas biofilm, och fördubblas i befolkning genom celldelning var tredje till femte dag. De klassificeras som grampositiva bakterier, med cellväggar som absorberar vanliga violetta fläckar som används i labbarbete. De tål ett stort temperaturintervall och trivs på det enklaste av substrat som åtminstone innehåller kväve, kol och fosfornäring. Mycobacterium smegmatis är en modellorganism som lätt kan hanteras i laboratoriemiljö.
Förutom i de mest ovanligt utsatta fallen är Mycobacterium smegmatis ofarlig. Om den förtäras eller på annat sätt förs in i en människokropp, utvisas den vanligtvis till slut. Däremot kan Mycobacterium tuberculosis vara både dödlig och smittsam för människor. I den mån M. smegmatis har cellulära strukturer, särskilt cellväggen, som liknar de hos M. tuberculosis och andra arter, har den blivit det ersättare för mykobakteriell forskning.
När tekniken för att sekvensera ett komplett genom hade realiserats fanns bland organismerna överst på önskelistan Homo sapiens och Mycobacterium smegmatis. Slutfört 2006 upptäcktes två tredjedelar av dess DNA, nästan 7 miljoner nukleotider långt, bestå av basparen guanin och cytosin. Cirka 90 procent av DNA har kodats för mer än 6,700 XNUMX proteiner vars summa utgör hela organismen.
Sedan 2006 har mikroarrayer producerats som snabbt kan läsa avvikelserna från normen för nukleotiderna M. smegmatis. Dessutom har DNA-manipulationstekniker såsom geninsättning, inaktivering och uttrycksrapportering fört fram laboratoriestudier av bakteriernas metaboliska imperativ. Som misstänkt delar den mer än 2,000 XNUMX homologer, nästan identiska nukleotidsekvenser, med tuberkulosbakteriernas genom.
En av de viktigaste och mest lovande inriktningarna för laboratorieforskning är att störa biosyntesen av Mycobacterium smegmatis skyddande cellvägg, en operativ taktik för många antibiotika, inklusive penicillin. Ett annat studieområde är att fastställa hur M. smegmatis fångar och transporterar fria fosfatmolekyler från sin miljö genom sitt tjocka skal och in i dess cellinre, där det krävs för reproduktion. Forskare har börjat tillämpa dessa studier mot en potentiell behandling av tuberkulos, spetälska och andra sjukdomar orsakade av en av de vanligaste typerna av mikrober.