همسانه سازی و بیان دو پپتید ضدمیکروبی نوترکیب جدید dermaseptin b1 در گیاه توتون برای مقابله با میکروب های بیماری زای انسانی

سابقه و هدف: بیمارگرهای مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌های رایج، یکی از مهم‌ترین چالش‌های جهانی در علوم پزشکی است. یکی از راه کارهای مناسب در این زمینه، جایگزینی پپتیدهای ضدمیکروبی قوی به جای آنتی‌بیوتیک‌ها در کنترل بیمارگرهای مهم است.مواد و روش‌ها: در این مطالعه تجربی، توالی dna کد کننده پپتید ضدمیکروبیdermaseptin b1 (drsb1) از قورباغه جداسازی و به توالی کدکننده دمین مسئول اتصال به کیتین پروتئین قارچی avr4 به صورت دو سامانه ژنی متصل شد. ناقل‌های نوترکیب به صورت جداگانه به کمک باکتری agrobacterium rhizogenes جهت تولید ریشه‌های مویین به ریزنمونه‌های برگی توتون منتقل شدند. استخراج پپتیدهای نوترکیب از ریشه‌های مویین توتون انجام شد و فعالیت ضدمیکروبی آن‌ها علیه تعدادی از بیمارگرهای انسانی مهم مورد ارزیابی قرار گرفت.یافته‌ها: آنالیزهای pcr و rtpcr نیمه کمی به ترتیب انتقال ترانس ژن‌ها و بیان آن‌ها را در ریشه‌های مویین توتون مورد تائید قرار دادند. بررسی اثرات ضدمیکروبی پپتیدهای نوترکیب نشان داد که هر دو پپتید نوترکیب دارایاثرات بازدارندگی معنی‌داری (p<0/01 ) در جلوگیری از رشد بیمارگرهای باکتریایی بودند. بیش ترین اثر مهارکنندگی مربوط به پپتید نوترکیب cbddrsb1 بود و علیه باکتری‌های enterococcus faecalis و bacillus subtilis مشاهده شد، در صورتی که پپتید نوترکیب drsb1cbd علیه باکتری‌های escherichia coli, staphylococcus aureus و pseudomonas aeruginosa دارای کمترین اثر ضدمیکروبی بود.استنتاج: نتایج این مطالعه برای اولین بار نشان داد که پپتیدهای نوترکیب دارای فعالیت ضدباکتریایی بالایی هستند. از آن جایی که ظهور مقاومت علیه پپتیدهای ضدمیکروبی در باکتری‌ها به سهولت امکان‌پذیر نیست، احتمالاً راه کار این مطالعه بتواند جایگزین مناسبی برای داروهای شیمیایی با خواص آنتی‌بیوتیکی پیشنهاد کند.

Cloning and Expression of Two New Recombinant Antimicrobial Dermaseptin B1 Peptides in Tobacco to Control the Growth of Human Bacterial Pathogens

Background and purpose: Rapid emergence of traditional antibioticresistant pathogens is one of the most important global challenges in medical sciences. To this end, substitution of current antibiotics with strong antimicrobial peptides could be of great benefit.Materials and methods: In this study, the DNA sequence encoding dermaseptin B1 (DrsB1) antimicrobial peptide derived from Phyllomedusa bicolor frog species was fused to either N or C terminal end of the sequence encoding the chitinbinding domain of the Avr4 gene from Cladosporium fulvum. The recombinant expression vectors containing two separate structures were transferred to Agrobacterium rhizogenes bacterium and then used to produce Hairy Roots (HRs) in tobacco plants. Recombinant dermaseptin B1 peptides were extracted from HRs and their antimicrobial activity was evaluated against some important human pathogens.Results: Transgene integration and expression of recombinant DrsB1 in hairy roots were confirmed by PCR and semiquantitative RTPCR analysis, respectively. Antimicrobial activity of the protein extracts from transgenic HRs showed that both recombinant proteins had significant inhibitory effects on the bacterial pathogens growth (P>0.01). CBDDrsB1 recombinant protein had the highest inhibitory activity against Enterococcus faecalis and Bacillus subtilis, whereas DrsB1CBD recombinant protein showed the least antimicrobial activity against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Pseudomonas aeruginosa.Conclusion: To the best of our knowledge, this study for the first time showed that the new recombinant peptides possess a high antibacterial activity. Acquiring resistance to antimicrobial peptides in bacteria is not readily feasible, therefore, present findings may find application as suitable alternative for current antibiotic drugs.