بررسی بیوانفورماتیکی پپتیدهای ضدباکتری در پنج گونه پروکاریوت و یوکاریوت و بررسی اثر ضدباکتری نایسین بر باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی

مقدمه: امروزه، کاربرد گستردۀ پپتیدهای ضدمیکروبی به‌شکل نگهدارندۀ طبیعی به‌علت عوارض نگهدارنده‌های مصنوعی (ایجاد سرطان‌ها و آسیب به کبد در داروها و غذاها) مدنظر قرار گرفته است.مواد و روش‏‏ها: در پژوهش حاضر، پنج پپتید ضدباکتریایی شامل نایسین a از lactococcus lactis، ملیتین ازapis mellifera، کوپسین ازcoprinopsis cinerea، ترپن از erythrolobus australicus و تیونین از arabidopsis thaliana با تحلیل‌های بیوانفورماتیکی مطالعه شدند.نتایج: نتایج نشان دادند پپتیدهای بررسی‌شده در یوکاریوت‌ها و پروکاریوت مطالعه‌شده دارای هدف‌گیری سیتوپلاسمی هستند و در موجودات مختلف محافظت‌شده نیستند. پپتیدهای بررسی‌شده ازنظر تعداد مارپیچ‌های آلفا و صفحه‌های بتا تنوع داشتند. نتایج درخت فیلوژنتیکی با mega5 نشان دادند به‌غیر‌از apis mellifera، چهار گونۀ دیگر در یک خوشه قرار می‌گیرند. دومین‌ها در پنج گونۀ بررسی‌شده متفاوت بودند، اما همگی دارای ویژگی‌های ضدباکتری بودند. پپتیدهای مطالعه‌شده دامنۀ متنوعی از ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی را نشان دادند. الگوی جانشینی، مدل جایگزینی و d tajima توالی پپتیدهای مطالعه‌شده نشان داد apis mellifera در طول تکامل از سایر گونه‌ها جدا شده است. مدل‌سازی سه‌بعدی پپتیدهای بررسی‌شده به روش همولوژی مدلینگ و با استفاده از پایگاه دادۀ swiss model نشان داد ساختار سه‌بعدی ترپن و تیونین کیفیت زیادی دارد. مراجعه به سایت‌های peptidecutter و allermatch نشان داد پپتیدهای نایسین a، ملیتین، کوپسین، ترپن و تیونین حساسیت‌زا نیستند. به‌منظور تعیین حداقل غلظت کشندگی و حداقل غلظت بازدارندگی از روش دیسک بلانک و روش چاهک‌گذاری استفاده شد. نتایج بازدارندگی با پپتید نایسین استخراج‌شده از باکتری لاکتوکوکوس لاکتیس نشان دادند بیشترین هالۀ بازدارندگی در استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیا کلی به روش چاهک‌گذاری و دیسک بلانک به‌ترتیب 19 و 23 میلی‌متر و 5 و 1 میلی‌متر است.بحث و نتیجه‏گیری: نتایج نشان دادند نایسین می‌تواند به‌شکل نگهدارندۀ طبیعی برای تاخیر در فاسدشدن مواد غذایی در برابر باکتری‌‌های گرم مثبت استفاده شود.

A Bioinformatics Analysis of Antibacterial Peptides in Five Species of Prokaryote and Eukaryote and the Evaluation of Antibacterial Effects of Nisin on Gram-positive and Gram-negative Bacteria

Introduction: Nowadays, the widespread use of antimicrobial peptides as a natural preservative due to the side effects of synthetic preservatives (cancers and liver damages in medicines and foods) has received much attention.Materials and methods: In the present study, five antibacterial peptides including Nisin A of Lactococcus lactis, melitin of Apis mellifera, copsin from Coprinopsis cinerea, Terpene of Erythrolobus australicus, and thionin from Arabidopsis thaliana were studied using bioinformatics analysis.Results: The results showed that these peptides (peptides studied in eukaryotics and prokaryotics) had cytoplasmic targeting and the studied peptides were not protected in different organisms. There was a variation in the number of α helixes and β sheets among the studied peptides. The results of the phylogenetic tree by Mega5 showed that besides Apis mellifera, four other species were located in the same cluster. The domains were different in the five studied species, but all domains had antibacterial properties. These peptides showed a wide range of physicochemical properties. The substitution template, substitution model, and DTajima sequence of the studied peptides showed that Apis mellifera was isolated from other species during evolution. Threedimensional (3D) modeling of peptides by the homology modeling method and Swiss Model database showed that the threedimensional structure of terpene and thionin had high quality. Using peptidecutter and allermatch websites, it was found that nisin A, melitin, copsine, terpene, and thionin were not allergenic. To determine the minimum lethal concentration and minimum inhibitory concentration, the disk diffusion method was used. The highest inhibition of nisin of Lactococcus Lactis was obtained in Staphylococcus aureus and Escherichia coli by disk diffusion. Blank discs were 19, 23 mm, 5, and 1 mm, respectively.Discussion and conclusion: The results showed that nisin can be used as a natural preservative to delay food spoilage against grampositive bacteria.