بیان نوترکیب و فعالیت ضدمیکروبی اورئوسین A53 در برابر استافیلوکوکوس اورئوس جداسازی شده از عفونت‌های درون پستانی گاو

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

چکیده

پیشینه: ورم پستان گاو باعث خسارات اقتصادی عمده در تولید لبنیات می‌شود. استافیلوکوکوس اورئوس شایع‌ترین پاتوژن عامل ورم پستان است که اغلب به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم می‌باشد. باکتریوسین‌هایی مانند اورئوسین A53 (A53) پپتیدهای ضدمیکروبی هستند که می‌توانند یک درمان جایگزین ارائه دهند. هدف: این مطالعه با هدف بیان یک پپتید نوترکیب (A53) در اشریشیا کلی و ارزیابی فعالیت ضدمیکروبی آن علیه استافیلوکوکوس اورئوس جداسازی شده از ورم پستان گاو انجام شد. روش کار: ژن A53 در وکتور pET24a کلون شد و در سویه‌های اشریشیا کلی BL21(DE3)، Tuner (DE3) و Rosetta (DE3) در شرایط مختلف القا بیان گردید. نتایج: در میان تمام شرایط ارزیابی شده،   A53-pET24a در اشریشیا کلی Rosetta (DE3) که با IPTG 0.2 میلی‌مولار به مدت یک شب القا شده بود، سطوح بیان کمی بالاتر از سایر شرایط آزمایش شده نشان داد. مایع رویی لیزات سلولی حاوی A53 نوترکیب در آزمون‌های انتشار در آگار، فعالیت مهاری علیه دو سویه نشانگر استافیلوکوکوس اورئوس نشان داد. آزمون‌های میکروتیتر پلیت با استافیلوکوکوس اورئوس جداسازی شده از ورم پستان گاو نشان داد که A53 نوترکیب خالص شده، در مقایسه با کشت‌های تیمار نشده، رشد باکتری را پس از 24 ساعت انکوباسیون به طور معنی‌داری کاهش داد. نتیجه‌گیری: این یافته‌ها قابلیت تولید A53 نوترکیب فعال را برجسته می‌سازد. مطالعات بیشتری برای ارزیابی اثربخشی آن بر روی جدایه‌های اضافی استافیلوکوکوس اورئوس و بهینه‌سازی فرآیندهای بیان و بازیابی مورد نیاز است. بهبود مقیاس‌پذیری تولید برای ارزیابی پایداری و کارایی پپتید در مدل‌های درون‌تن، مانند غده پستانی گاو، ضروری خواهد بود و در نتیجه کاربرد درمانی بالقوه آن را پشتیبانی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Acedo, JZ; van Belkum, MJ; Lohans, CT; Towle, KM; Miskolzie, M and Vederas, JC (2016). Nuclear magnetic resonance solution structures of lacticin Q and aureocin A53 reveal a structural motif conserved among leaderless bacteriocins with broad-spectrum activity. Biochemistry, 55: 733-742.
Brunelle, JL and Green, R (2014). One-dimensional SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (1D SDS-PAGE). Methods Enzymol., 541: 151-159.
Ceotto, H; Brede, D; Salehian, Z; Dos Santos Nascimento, J; Fagundes, PC; Nes, IF and Do Carmo De Freire Bastos, M (2010). Aureocins 4185, bacteriocins produced by Staphylococcus aureus 4185: potential application in food preservation. Foodborne Pathog. Dis., 7: 1255-1262.
Fagundes, PC; Farias, FM; Santos, OCS; De Oliveira, NEM; Da Paz, JAS; Ceotto-Vigoder, H and Do Carmo De Freire Bastos, M (2016). The antimicrobial peptide aureocin A53 as an alternative agent for biopreservation of dairy products. J. Appl. Microbiol., 121: 435-444.
Guryanova, SV (2023). Immunomodulation, bioavailability and safety of bacteriocins. Life, 13: 1521.
Hammond, K; Lewis, H; Halliwell, S; Desriac, F; Nardone, B; Ravi, J and Ryadnov, MG (2020). Flowering poration—A synergistic multi-mode antibacterial mechanism by a bacteriocin fold. iScience, 23: 101423.
Jaouani, I; Abbassi, MS; Alessandria, V; Bouraoui, J; Ben Salem, R; Kilani, H and Cocolin, L (2014). High inhibition of Paenibacillus larvae and Listeria monocytogenes by Enterococcus isolated from different sources in Tunisia and identification of their bacteriocin genes. Lett. Appl. Microbiol., 59: 17-25.
Krishnamoorthy, P; Suresh, KP; Jayamma, KS; Shome, BR; Patil, SS and Amachawadi, RG (2021). An understanding of the global status of major bacterial pathogens of milk concerning bovine mastitis: A systematic review and meta-analysis. Pathogens, 10: 545.
Lander, AJ; Mercado, LD; Li, X; Taily, IM; Findlay, BL;
Jin, Y and Luk, LYP
(2023). Roles of inter- and intramolecular tryptophan interactions in membrane-active proteins revealed by racemic protein crystallography. Commun. Chem., 6: 154.
Marques-Bastos, SLS; Coelho, MLV; de Sousa Santos, IN; Moreno, DSA; Barrias, ES; de Mendonça, JFM and Do Carmo de Freire Bastos, M (2022). Effects of the natural antimicrobial peptide aureocin A53 on cells of Staphylococcus aureus and Streptococcus agalactiae involved in bovine mastitis in the excised teat model. World J. Microbiol. Biotechnol., 39: 5.
Molineri, AI; Camussone, C; Zbrun, MV; Suárez Archilla, G; Cristiani, M; Neder, V and Signorini, M (2021). Antimicrobial resistance of Staphylococcus aureus isolated from bovine mastitis: Systematic review and meta-analysis. Prev. Vet. Med., 188: 105261.
Netz, DJA; Bastos, MDCDF and Sahl, HG (2002b). Mode of action of the antimicrobial peptide aureocin A53 from Staphylococcus aureus. Appl. Environ. Microbiol., 68: 5274-5280.
Netz, DJA; Pohl, R; Beck-Sickinger, AG; Selmer, T; Pierik, AJ; Bastos, MDCDF and Sahl, HG (2002a). Biochemical characterization and genetic analysis of aureocin A53, a new, atypical bacteriocin from Staphylococcus aureus. J. Mol. Biol., 319: 745-756.
Novagen (2011). pET system manual. 11th Edn., Madison, WI, USA, Novagen. PP: 33-38.
Parachin, NS; Mulder, KC; Viana, AAB; Dias, SC and Franco, OL (2012). Expression systems for heterologous production of antimicrobial peptides. Peptides, 38: 446-456.
Perez, RH; Zendo, T and Sonomoto, K (2018). Circular and leaderless bacteriocins: Biosynthesis, mode of action, applications, and prospects. Front. Microbiol., 9: 2085.
Rosano, GL and Ceccarelli, EA (2014). Recombinant protein expression in Escherichia coli: Advances and challenges. Front. Microbiol., 5: 172.
Sivashanmugam, A; Murray, V; Cui, C; Zhang, Y; Wang, J and Li, Q (2009). Practical protocols for production of very high yields of recombinant proteins using Escherichia coli. Protein Sci., 18: 936-948.
Soltani, S; Hammami, R; Cotter, PD; Rebuffat, S; Said, LB; Gaudreau, H and Fliss, I (2021). Bacteriocins as a new generation of antimicrobials: Toxicity aspects and regulations. FEMS Microbiol. Rev., 45: fuaa039.
Studier, FW (2005). Protein production by auto-induction in high density shaking cultures. Protein Expr. Purif., 41: 207-234.
Varella Coelho, ML; Santos Nascimento, JD; Fagundes, PC; Madureira, DJ; Oliveira, SSD; Vasconcelos De Paiva Brito, MA and Do Carmo De Freire Bastos, M (2007). Activity of staphylococcal bacteriocins against Staphylococcus aureus and Streptococcus agalactiae involved in bovine mastitis. Res. Microbiol., 158: 625-630.