بررسی بیوانفورماتیکی پپتید بتا دفنسین گیاهی و همسانه سازی ژن کد کننده‌ی این پپتید در وکتور بیانیpAMJ1653 در باکتری لاکتوکوکوس لاکتیس

فصلنامه گیاه و زیست فناوری ایران

دوره 18، شماره 3، دی 1402، صفحه 14-26   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

فاطمه آخوندی قشه توتی¹؛ محمد هادی سخاوتی^{* 2}؛ مجتبی طهمورث پور³

¹دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

²دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

³استاد، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

استفاده مکرر و بیش از حد ازآنتی‌بیوتیک‌ها در صنعت دامپزشکی موجب مقاومت باکتری‌های بیماریزا نسبت به انواع آنتی-بیوتیک‌های رایج گردیده است. با توجه به این مسئله، محققان به دنبال روش‌های جدیدی برای جایگزین کردن آنتی‌بیوتیک‌ها می‌باشند که می‌توان به پپتید‌های ضدمیکروبی (AMP) اشاره کرد. لذا؛ هدف از مطالعه حاضر بررسی بیوانفورماتیکی اثر افزودن his taq بر فعالیت ضدباکتریایی پپتید بتا‌دفنسین گیاهی و همسانه‌سازی ژن کدکننده آن در وکتور بیانیpAMJ1653 در باکتری لاکتوکوکوس‌لاکتیس است. ساختار سوم پپتید بتادفنسین همراه با his-taq از طریق I-TASSER پیش بینی شد و توسط نرم افزارهای SAVE 6 و prosA صحت سنجی گردید. در نهایت داکینگ مولکولی از طریق نرم افزار Cluspro بین بتا دفنسین با و بدون توالی his-taq با آنتی‌ژن LPTD باکتری اشرشیاکلای انجام شد. در بخش آزمایشگاهی، ژن بتادفنسین همراه با توالی his-taq و سیگنال ترشحی در وکتور تکثیری pGEM-DFF و میزبان تکثیری DH5α مورد استفاده قرار گرفت. پس از استخراج پلاسمید و هضم آنزیمی توسط آنزیم‌های Sap1 و Sal1ژن بتادفنسین گیاهی به داخل وکتور بیانیpAMJ1653 همسانه‌سازی گردید و با استفاده از روش الکتروپویشن به داخل باکتری لاکتوکوکوس لاکتیس سویه 1543 انتقال یافت. کلونی‌های مثبت حاوی وکتور نوترکیب با روش کلونی PCR بررسی و در نهایت هضم آنزیمی صورت گرفت. در بخش بیوانفورماتیک، ساختار سوم ساختار با صحت قابل قبولی پیش بینی شد. نتایج داکینگ نشان داد پپتید بتادفنسین با و بدون his-taq به آنتی‌ژن LPTDدر موقعیت مناسب در تماس است. در بخش آزمایشگاهی نشان داده شد که ژن کد کننده بتا دفنسین گیاهی با موفقیت در وکتور بیانی pAMJ1653 همسانه‌سازی شد.

کلیدواژه‌ها

همسانه سازی ژن؛ پپتیدهای ضد میکروبی؛ بتا دفنسین گیاهی؛ لاکتوکوکوس لاکتیس؛ داکینگ مولکولی

مراجع

1. Chauhan, A.S., Badle, S.S., Ramachandran, K.B. and G, Jayaraman. 2014. The P170 expression system enhances hyaluronan molecular weight and production in metabolically-engineered Lactococcus lactis. Biochemical engineering journal. 90: 73-78.
2. Guzmán-Rodríguez, J.J., López-Gómez, R., Suárez-Rodríguez, L.M., Salgado-Garciglia, R., Rodríguez-Zapata, L.C., Ochoa-Zarzosa, A. and J.E, López-Meza. 2013. Antibacterial activity of defensin PaDef from avocado fruit (Persea americana var. drymifolia) expressed in endothelial cells against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. BioMed Research International.
3. Hancock, R.E. and H.G, Sahl. 2006. Antimicrobial and host-defense peptides as new anti-infective therapeutic strategies. Nature biotechnology. 24(12): 1551-1557.
4. Ingham, A.B. and R.J, Moore. 2007. Recombinant production of antimicrobial peptides in heterologous microbial systems. Biotechnology and applied biochemistry. 47(1): 1-9.
5. Jørgensen, C.M., Vrang, A. and S.M, Madsen. 2014. Recombinant protein expression in Lactococcus lactis using the P170 expression system. FEMS microbiology letters. 351(2): 170-178.
6. Magana, M., Pushpanathan, M., Santos, A.L., Leanse, L., Fernandez, M., Ioannidis, A. and G.P, Tegos. 2020. The value of antimicrobial peptides in the age of resistance. The Lancet Infectious Diseases. 20(9): e216-e230.
7. Mahlapuu, M., Håkansson, J., Ringstad, L. and C, Björn. 2016. Antimicrobial peptides: an emerging category of therapeutic agents. Frontiers in cellular and infection microbiology. 6:194.
8. Mousavi, Z., Rashidian, Z., Zeraatpisheh, Y. and A, Javadmanesh. 2022. Molecular docking of bacteriocin enterocin P peptide with mastitis-causing E. coli antigen in cattle. Veterinary Research and Biological Products. 35(4): 114-122.
9. Noonan, J., Williams, W.P. and X, Shan. 2017. Investigation of antimicrobial peptide genes associated with fungus and insect resistance in maize. International Journal of Molecular 18(9): 1938.
10. Olga, K., Marina, K., Alexey, A., Anton, S., Vladimir, Z. and T, Igor. 2020. The role of plant antimicrobial peptides (AMPs) in response to biotic and abiotic environmental factors. Biological Communications. 65(2): 187-199.
11. Parisi, K., Shafee, T.M., Quimbar, P., Van der Weerden, N.L., Bleackley, M.R. and M.A, Anderson. 2019. The evolution, function and mechanisms of action for plant defensins. In Seminars in cell and developmental biology, Academic Press. pp. 107-118.
12. Rodríguez-Decuadro, S., Dans, P.D., Borba, M.A., Benko-Iseppon, A.M. and G, Cecchetto. 2019. Gene isolation and structural characterization of a legume tree defensin with a broad spectrum of antimicrobial activity. Planta, 250(5): 1757-1772.
13. Soto, N., Hernández, Y., Delgado, C., Rosabal, Y., Ortiz, R., Valencia, L. and G.A, Enríquez. 2020. Field resistance to Phakopsora pachyrhizi and Colletotrichum truncatum of transgenic soybean expressing the NmDef02 plant defensin gene. Frontiers in Plant Science. 11: 562.
14. Wang, M., Odom, T. and J, Cai. 2020. Challenges in the development of next-generation antibiotics: Opportunities of small molecules mimicking mode of action of host-defense peptides. Expert Opinion on Therapeutic Patents. 30(5): 303-305.