بررسی اثر ضد باکتریایی پروتئین و پپتیدهای زیست‌فعال آلفاs1 کازئین شیر بر باکتری‌های مولد ورم‌پستان درگونه‌های مختلف پستانداران به روش داکینگ مولکولی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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

چکیده

سابقه و هدف: به‌طورکلی عوامل ایجادکننده‌ی ورم پستان به دو دسته‌ی عوامل واگیردار (نظیر: استافیلوکوکوس اورئوس) و عوامل محیطی نظیر (اشرشیاکلای) تقسیم‌بندی می‌‌شود. راه رایج درمان این بیماری استفاده از آنتی بیوتیک هاست که می‌تواند موجب بروز مشکلاتی مرتبط با سلامت انسان شود. پپتیدهایی که در محیط آزمایشگاهی یا در موجودات زنده از هضم ناقص پروتئین ها ایجاد و دارای عملکرد زیستی خاص باشند را اصطلاحا پپتیدهای زیست فعال نامیده می‌شوند. کازئین حاوی پپتیدهای ضد باکتریایی به نام ایزراکیدین می‌باشد که از طریق تخریب غشای سلولی یا غشای میتوکندری باعث نابودی سلول‌های باکتریایی می‌شود. هدف از انجام این پژوهش، شناسائی پروتئین و پپتیدهای زیست فعال ضدباکتریائی پروتئین آلفا s1 کازئین در هشت گونه مختلف از پستانداران و مقایسه خاصیت ضدباکتریائی این پپتید ها در این هشت گونه از پستاندران در مقابله با دو باکتر مهم مولد ورم پستان استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلای می باشد.
مواد و روش: ابتدا جمع آوری داده‌های ژنومی و پروتئینی برای هشت گونه مختلف پستانداران(گاو، گوسفند، شتر، اسب، انسان، گاو میش و خوک) از سایت مرکز ملی اطلاعات زیست‌فناوری(NCBI) صورت گرفت و پس از آن پیش بینی پپتیدهای زیست فعال پروتئین آلفا s1 کازئین و ساختار سه بعدی آن ها با کمک نرم افزارهای آنلاین ACCLUSTERServer ، I-TASSER و GalaxyWEB انجام شد. برای بررسی پایداری پروتئین و پپتیدها در شرایط دینامیکی (شرایط درون سلول) از نرم افزار های آنلاین 3Drefine و YASARA استفاده گردید. در نهایت شبیه سازی برهمکنش(داکینگ) پروتئین‌های آلفا s1 کازئین و پپتیدهای زیست فعال ایزراکیدین با باکتری‌های مولد ورم پستان در درون سلول با استفاده از نرم افزار آنلاینClusPro2.0 انجام شد.
یافته ها: نتایج آنالیز بیوانفورماتیکی برهمکنش مولکولی این پروتئین و پپتیدهای زیست فعال آن در هشت گونه مختلف از پستانداران با پروتئین های سطحی غشاء دو باکتری مهم مولد ورم پستان نشان می دهد که شیر "گوسفند و خوک" دارای بالاترین عملکرد در در نابودی باکتری استافیلوکوکوس ، شیر "انسان و گاو میش" نیز بهترین عملکرد در مقابله با باکتری اشرشیا کلای و جلوگیری از بیماری ماستیت (ورم پستان) را دارا هستند.
نتیجه گیری : بنابراین به نظر می رسد که می توان از پپتیدهای ایزراکیدین به عنوان عامل طبیعی و مواد جایگزین آنتی بیوتیک برای کاهش اثرات مخرب بیماری ورم پستان بر سلامت انسان از طریق امکان انتقال سویه‌های باکتریایی مقاوم شده به آنتی‌بیوتیک از دام به انسان و همچنین افزایش کیفیت شیر مصرفی (کاهش تعداد سلول‌های بدنی در شیر، افزایش تولید شیر و آسیب کمتر به بافت پستانی) استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Antibacterial Effect of protein and Bioactive Peptides of Alpha S1-Casein, on bacterial mastitis in Different Species of Mammals with Docking Method

نویسندگان [English]

  • Hojjat Yami 1
  • mojtaba tahmoorespur 2
  • Marjan Azghandi 1
1 Ferdowsi University, Faculty of Agriculture, Animal Science Department, Iran, Mashhad
2 Professor of Animal Genetics and Biotechnology, Department of Animal Science Ferdowsi University of Mashhad Mashhad, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Generally, the causes of mastitis classified into two types of infectious factores ( eg Staphylococcus aureus ) and environmental factors such as ( Escherichia coli ). The common method to treat this disease is to use antibiotics Which can cause problems related to human health. the Peptides created in the laboratory or In living organisms from incomplete digestion of proteins and have a specific biological function called bioactive peptides. Casein contains antibacterial peptides called israchidine, Which by destroying the cell membrane or mitochondria membrane, It causes the destruction of bacterial cells. The purpose of this study, was to identify the protein and bioactive anti-bacterial peptides of alpha-s1 casein in eight different species of mammals and Comparison of the antibacterial properties of these peptides in these eight species of mammals against two major bacteria producing Staphylococcus aureus and Escherichia coli.
Materials and methods:first, genomic and protein data for eight different species of mammals ( cattle , sheep , camels, horses , humans , ewes and pigs ) was collected from the National Center for Bioinformatics Information Center ( NCBI ) And then, The prediction of bioactive peptide alpha s1 casein and its three-dimensional structure was done with the help of the online software ACCLUSTERServer, I-TASSER and Galaxy WEB. In order to evaluate protein and peptide stability under dynamic conditions ( intracellular conditions ), 3Drefine and YASARA software were used. Finally, the simulation of the interaction ( docking ) of alpha-s1 casein and the bioactive peptides of israchidine with mastitis producing bacteria inside the cell was done using ClusPro 2.0 software online.
Results : Bioinformatics analysis on The molecular interaction of this protein and its bioactive peptides in eight different species of mammals with surface proteins in the membrane of two major mastitis producing bacteria shows that milk " sheep and pig " has the highest performance in destroying Staphylococcus bacteria , " Human and ewes "also have the best performance against Escherichia coli and prevent mastitis ( mastitis ).
Conclusion : Therefore, it seems that israchidine peptides can be used as natural factors and antibiotic substitute materials to reduce the destructive effects of mastitis on human health through the possibility of transferring resistant bacterial strains to antibiotics from livestock to humans and also increase the quality of milk consumed ( reducing the number of body cells in milk , increasing milk production and less damage to Mustache ).

کلیدواژه‌ها [English]

  • mastitis
  • alpha s1 casein protein
  • bioactive peptides
  • molecular interactions
1. Abdel-Baset, N. 2009. Effect of different dietary energy levels on the performance and nutrient digestibility of lambs. J. Vet. World. 2: 418-420.
2. Banergee, G.C. 1991. A text book of animal Husbandry. 7th ed. Oxford & IBH publishing co. 854 p.
3. Black, J.L. 1983. Growth and development of lambs. In: w. Haresign (Ed), Sheep production, Butterworth, London. 21-58.
4. Cannas, A., Tedeschi, L.O., Atzori, A.S. and Fox, D.G. 2007. Prediction of the growth rate of kids with the small ruminant nutrition system. Annual Meetings of Brazilian Society of Animal Science. Jaboticabal, SP, Brazil. 44:1-3.
5. Church, D.C. and pond, W.G. 1988. Basic Animal nutrition and feeding. Singapore chapter. 7-8.
6. Crouse, J.D., Busboon, J.R., Field, R.A. and Ferrell, C.L. 1981. The effect of breed, diet. Sex, Location and Slaughter weight on lamp growth, carcass composition and flavor. J. Anim. Sci. 53(2): 373-386.
7. Dabiri, N., Fayazi, J. and Shadmanesh, A. 2004. Effect of Different Levels of Energy and Protein on Camel Function. Iranian Agri. Sci. 34(1): 169-176. (In Persian).
8. Ebrahimi, R., Ahmadi, H.R., Zamiri, M.J. and Rowghani, E. 2007. Effect of energy and protein levels on feedlot performance and carcass characteristics of Mehraban ram lambs. Pakistan J. Biol. Sci. 15:1679-1684.
9. Ferreira Casta, M.R., Pereira, E.S., Pimentel, P.G., Marcos, A. and Mizubuti, I.Y. 2013. Effect of dietary energy density on nutrient digestibility, performance and carcass characteristics of Morada Nova lambs. Ciencias Agrsrias Londrina. 34(3): 1398 -1402.
10. Gharabash, A.M., Ghoorchi, T. and Moslemipour, F. 2013. Comparison of the predicted weight gain (NRC system) and the expected weight gain (ARC system) with the actual weight gain of lambs of the Dahlag and Zel. National
Conference on the Development and Conservation of Genetic Resources of Zel and Dahlak Sheep, university of gonbad-kavoos. 73-79.
11. Habibzade, J., Riasi, A., Khoram, H. and Rahmani, H.R. 2015. Effect of feeding greater amounts of dietary energy for ashort-term with or without eCG injection on reproductive performance, serum metabolites and hormones in ewes. Anim. Repro. Sci. 160: 82-89.
12. Hosseini, S.M., Akbari, S.M., Maheri-Sis, N. and Aghsaghali, A.M. 2008. Effect of different energy levels of diet on feed efficiency, growth rate and carcass characteristics of fattening lambs. J. Anim. Vet Adv. 7(12): 1551-1554.
13. Karami, M. 2015. Effect of two levels of dietary energy and fattening period on performance of Chalistori ram lambs, Appl. Anim. Sci. Res. J. 13: 3-16.
14. Kioumarzi, H., Jafari, J. K., Zahedifar, M., Zeidavi, A.R., Mirhosseini, S.Z. and Taherzadeh, M.R. 2008. The effect of dietary energy and protein level on performance, efficiency and carcass characteristics of Taleshi lambs. Asian J. Anim. Vet. Adv. 3: 307-313.
15. Kordestany, A. H. and Ebne-Abbasi, R. 2009. Effect of dietary metabolizable energy and crud protein on feed intake, carcass traits, and mohair production by Markhoz (Iran Angora) male Kids. Anim. Sci. 6 (1): 261-265.
16. Mahgoub, O., Richle, A. and Al-Halhali, S. 2000. Performance of goats fed diet containing various metabolizable
energy. In: Proc. Of 7thinter. Conf. on goat Tours, France. 172 p.
17. Milis, C. H., Liamadis, D., Karalazos, A. and Dotas, D. 2005. Effect of main protein, non-forage fiber and forage source on digestibility, N balance and energy value of sheep ration. Small Rum. Res. 59(1): 65-73.
18. Mohajer, M. and Kamali, R. 2013. Effect of dietary metabolism energy on daily gain and final weight of Zel and Hugh Zel-Shal breeds during different periods. National Conference on the Development and Conservation of Genetic Resources of Zel and Dahlak
Sheep, university of gonbad-kavoos. 68-72.
19. Mussad, G.M. and Deral, D.R. 2009. Effect of dietary energy and phosphorus on nutrients digestibility, blood constituents, and ovarian structures in ewes. Veterinary World, 2: 456-461.
20. Nikkhah, A. and Asadi-moghadam, R. 1994. Study of weight gain, nutritional efficiency and carcass characteristics of fat-tailed and without fat-tailed Iranian lambs. The second fattening seminar, Moghan plain. 42-95.
21. Nikkhah, A., Asadi-moghadam, R. and Gharebash, A.M. 1993. The effect of three ration with different levels of energy on fattening performance of Atabai and Zel lambs. Iranian J. Agric. Sci. 24: 67-82.
22. Notter, D.R., Kelley, R.F. and McClaughherty, F.S. 1991. Effect of ewe breed and management system on efficiency of lamb production. Lamb growth, survival and carcass characteristics. J. Anim. Sci. 69: 22-23.
23. Phengvichith, V. and Ledin, I. 2007. Effect of a diet high in energy and protein on growth, carcase
characteristics and parasite resistance in goats. Trop Anim. Health. Prod. 39: 59–70.
24. Raeisisanzadeh, M., Parsaei, S., Farzad, A., Bashtani, J. and Ardalandoost, A. 2005. Study of different levels of metabolizable energy and crude protein in Baluchi lambs. First Animal Science Congress. Karaj. 321-423.
25. Safaei, A.R., Torbatinejad, N.M., Mansouri, H. and Zerehdaran, S. 2016. Biological effects of grape pomace on performance parameters and blood metabolits of fattening lambs. J. Anim. Sci. 107: 61-74.
26. Statistical Analysis Systems Institute 2002. SAS user’s guide v. 9.1: Statistics.
SAS Institute Inc., Cary, NC, USA.
27. Yagoub, Y.M. and Babiker, S.A. 2008. Effect of dietary energy level on growth and carcass characteristics of female goats in Sudan. J. Anim. Sci. 80: 100-115.
28. Zamiri, M.J., and Rezaei-Roodbari, A. 2004. Relationship between blood physiological attributes and carcass characteristics in Iranian fat tailrd sheep, Iranian J. Sci. feed. Technol. 27: 97-106.