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