Mycobacterium smegmatis ist ein häufiger Mikroorganismus, der aus einer Reihe von Gründen zu einem der wichtigsten Bakterien für biologische Untersuchungen geworden ist. Es ist einfach zu kultivieren und vermehrt sich schnell. Es ist nicht pathogen für Menschen und andere Tiere. Seine Grundstruktur und sein Stoffwechsel sind prototypisch für andere Arten der Gattung Mycobacterium, von denen einige die Erreger hartnäckiger und verheerender Krankheiten sind. Wenn die Geheimnisse von M. smegmatis aufgedeckt werden können, könnten eines Tages einige der ältesten Krankheiten, die die Menschheit heimsuchen, behandelbar sein.
Der taxonomische Stamm der Actinobakterien gehört zu den häufigsten Lebensformen auf der Erde. Die meisten Arten sind aerob und mischen Sauerstoff mit organischen Nährstoffen. Daher sind Aktinobakterien trotz ihrer einzelligen Größe ein wichtiges Glied im Kohlenstoffkreislauf des Planeten. Im Atmungsprozess produzieren sie für jede Spezies charakteristische Sekundärmetaboliten. Diese natürlichen Verbindungen, darunter mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Antibiotika, sind von medizinischer und kommerzieller Bedeutung.
Die Gattungskategorie Mykobakterium zeichnet sich durch eine „wachsartige“ Schale aus. Anstelle einer äußeren Zellmembran haben die Organismen dieser Gruppe eine dicke Zellwand aus Lipiden oder Fettsäuren. Diese Schutzschicht macht sie hydrophob, nahezu wasserundurchlässig und trägt zu ihrer Widerstandsfähigkeit bei. Sie können Säuren, Laugen, Reinigungsmitteln und sogar Antibiotika-Angriffen standhalten. Unter den pathogenen Arten sind die beiden berüchtigtsten Mykobakterien parasitär und für die Krankheiten Tuberkulose und Lepra verantwortlich.
Mycobacterium smegmatis ist ein unbeweglicher Bazillus, ein stäbchenförmiges Bakterium von 3-5 Mikrometern Länge ohne Fortbewegungsmittel. Sie wachsen schnell zu einer Kolonie namens Biofilm heran, deren Population sich alle drei bis fünf Tage durch Zellteilung verdoppelt. Sie werden als Gram-positive Bakterien klassifiziert, deren Zellwände die üblichen Violettfärbungen absorbieren, die in der Laborarbeit verwendet werden. Sie vertragen einen großen Temperaturbereich und gedeihen auf einfachsten Substraten, die mindestens Stickstoff-, Kohlenstoff- und Phosphornährstoffe enthalten. Mycobacterium smegmatis ist ein Modellorganismus, der in einer Laborumgebung leicht zu handhaben ist.
Außer in den ungewöhnlichsten Fällen ist Mycobacterium smegmatis harmlos. Wenn es eingenommen oder auf andere Weise in einen menschlichen Körper eingeführt wird, wird es normalerweise schließlich ausgestoßen. Im Gegensatz dazu kann Mycobacterium tuberculosis für den Menschen sowohl tödlich als auch ansteckend sein. Da M. smegmatis zelluläre Strukturen, insbesondere die Zellwand, aufweist, die denen von M. tuberculosis und anderen Spezies ähneln, ist es zum Ersatzersatz der Mykobakterienforschung geworden.
Als die Technologie zur Sequenzierung eines kompletten Genoms realisiert war, standen Homo sapiens und Mycobacterium smegmatis ganz oben auf der Wunschliste. Im Jahr 2006 fertiggestellt, wurde entdeckt, dass zwei Drittel seiner DNA, fast 7 Millionen Nukleotide lang, aus den Basenpaaren Guanin und Cytosin bestehen. Etwa 90 Prozent der DNA sind für mehr als 6,700 Proteine kodiert, deren Summe den ganzen Organismus ausmacht.
Seit 2006 werden Mikroarrays hergestellt, die die Abweichungen von der Norm der Nukleotide M. smegmatis schnell ablesen können. Darüber hinaus haben DNA-Manipulationstechniken wie Geninsertion, Inaktivierung und Expressionsberichte die Laboruntersuchung der metabolischen Imperative der Bakterien vorangebracht. Wie vermutet, teilt es mehr als 2,000 Homologe, nahezu identische Nukleotidsequenzen, mit dem Genom der Tuberkulose-Bakterien.
Eine der wichtigsten und vielversprechendsten Richtungen der Laborforschung besteht darin, die Biosynthese der schützenden Zellwand von Mycobacterium smegmatis zu stören, eine operative Taktik vieler Antibiotika, einschließlich Penicillin. Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Bestimmung, wie M. smegmatis freie Phosphatmoleküle aus seiner Umgebung durch seine dicke Hülle in sein Zellinneres einfängt und transportiert, wo es für die Reproduktion benötigt wird. Wissenschaftler haben damit begonnen, diese Studien auf eine mögliche Behandlung von Tuberkulose, Lepra und anderen Krankheiten anzuwenden, die durch eine der häufigsten Arten von Mikroben verursacht werden.