جدا سازی و خالص ‌سازی یک باکتریوسین مقاوم به اشعه‌ی ماورای بنفش از سویه‌یDSH20 انتروکوک فاسیوم دارای اثر ضد باکتری لیستریا منوسیتوژنز

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مرکز تحقیقات عفونت‌های بیمارستانی و کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان و گروه زیست‌شناسی، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 کارشناس ارشد، گروه زیست‌شناسی، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

3 استادیار، مرکز تحقیقات بیماری‌های عفونی و گرمسیری و گروه میکروب‌شناسی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

4 دانشجوی دکتری، مرکز تحقیقات عفونت‌های بیمارستانی و کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

5 دانشیار، مرکز تحقیقات بیماری‌های گرمسیری و عفونی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: علاوه بر مطرح بودن باکتریوسین‌ها به عنوان جایگزین آنتی‌بیوتیک‌های مرسوم، کاربرد رایج آن‌ها به عنوان ماده‌ی نگه‌دارنده و محافظ در صنایع غذایی است. هدف از این مطالعه، جدا سازی و خالص سازی باکتریوسین‌های مقاوم به اشعه‌ی ماورای بنفش (Ultraviolet یا UV) از سویه‌های انتروکوک بود که بر ضد باکتری لیستریا منوسیتوژنز فعال باشند.روش‌ها: سویه‌های باکتری انتروکوک از نمونه‌های مختلف بالینی جدا سازی و شناسایی شدند و تولید باکتریوسین در آن‌ها علیه سویه‌های باکتری لیستریا منوسیتوژنز مورد بررسی قرار گرفت. یک ایزوله‌ی باکتری انتروکوک، که دارای تولید قابل ملاحظه‌ی باکتریوسین بر علیه همگی سویه‌های لیستریا منوسیتوژنز مورد مطالعه بود، به روش فنوتیپی و بیوشیمیایی و نیز روش ملکولی 16SrRNA مورد شناسایی قرار گرفت و در سایت NCBI (National Center for Biotechnology Information) ثبت گردید. در مرحله‌ی بعد، این باکتریوسین خالص سازی شد و اثرات آنزیم‌های مختلف پروتئولیتیک و نیز تیمارهای pH، حرارت و اشعه‌ی ماورای بنفش بر روی آن مورد بررسی قرار گرفت؛ وزن ملکولی آن نیز به روش SDS-PAGE مشخص گردید.یافته‌ها: از 70 سویه‌ی مختلف انتروکوک جدا سازی شده، 5 ایزوله‌ی انتروکوک دارای اثر مهاری بر علیه سویه‌های لیستریا منوسیتوژنز بود که از این میان، یک ایزوله‌ بر ضد هر چهار سویه‌ی لیستریا منوسیتوژنز مورد مطالعه، دارای اثر مهاری بود. بر اساس نتایج تعیین توالی 16SrRNA این ایزوله، مشخص شد که این باکتری، یک سویه از انتروکوک فاسیوم بود که به نام DSH20 و با شماره‌ی دسترسی  JX567733.1در سایت NCBI به ثبت رسید. آنزیم‌های پروتئولیتیک استفاده شده باعث از بین رفتن فعالیت ضدمیکروبی باکتریوسین گردید که تأییدی بر پروتئینی بودن این ترکیب بود. باکتریوسین تولیدی به اثر درجه‌ی حرارت بالا، تغییرات pH و اشعه‌ی ماورای بنفش مقاوم بود. وزن ملکولی باکتریوسین جدا سازی شده به روش SDS-PAGE در حدود 35 کیلودالتون تخمین زده شد.نتیجه‌گیری: خصوصیات بیوشیمیایی باکتریوسین مورد مطالعه از قبیل پایداری حرارتی، مقاومت به اشعه‌ی ماورای بنفش و pH بسیار قابل توجه بود. توانایی بالقوه‌ی این باکتریوسین، آن را به عنوان ترکیب ضد میکروبی جایگزین علیه لیستریا منوسیتوژنز و نیز نگه‌دارنده‌ی غذاهای تخمیری مطرح می‌سازد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Isolation and Purification of an Ultraviolet-Stable Bacteriocin Produced by Enterococcus Faecium Strain DSH20 against Listeria monocytogenes

نویسندگان [English]

  • Dariush Shokri 1
  • Saeideh Zaghian 2
  • Hossein Fazeli 3
  • Sina Mobasherizadeh 4
  • Behrooz Ataei 5
1 PhD Student, Nosocomial Infection Research Center AND Student Research Committee, Isfahan University of Medical Sciences AND Department of Biology, School of Science, University of Isfahan, Isfahan, Iran
2 Department of Biology, School of Science, University of Isfahan, Isfahan, Iran
3 Assistant Professor, Infectious Diseases and Tropical Medicine Research Center AND Department of Microbiology, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
4 PhD Student, Nosocomial Infection Research Center AND Student Research Committee, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
5 Associate Professor, Infectious Diseases and Tropical Medicine Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: Furthermore application of bacteriocins as alternates for antibiotics, they are fermented as food preservation currently. The aim of this study was isolation and purification of ultraviolet-resistant bacteriocins from enterococci strains active against Listeria monocytogenes.Methods: Different strains of enterococci bacteria were isolated and identified from various clinical specimens and bacteriocin production were evaluated against strains of Listeria monocytogenes. An isolate of enterococcus bacteria that produce significant bacteriocin against all studied strains of Listeria monocytogenes was identified based on its phenotypical and biochemical properties as well as its 16SrRNA gene sequencing. In the next stage, this bacteriocin was purified and the effects of proteolytic enzymes, pH, temperature and ultraviolet radiation (UV) on its activity were tested and its molecular weight was determined by SDS-PAGE (Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis) method.Findings: 17 strains of enterococci were isolated and five isolates exhibited an inhibitory effect against Listeria monocytogenes strains and among them, one enterococcus had inhibitory effect against all four strains of Listeria monocytogenes. This enterococcus was identified as Enterococcus faecium strain DSH20 (access number: JX567733.1). Using proteolytic enzymes led to the loss of antimicrobial activity; so, protein nature of it was confirmed. Bacteriocin production was resistant to UV, high temperature and pH changes. The molecular weight of the bacteriocin was at approximately 35 kilodaltons.Conclusion: Biochemical properties of this bacteriocin, such as thermal stability, resistance to UV radiation and pH, were significant. These properties present it as an alternative of antimicrobial agents against Listeria monocytogenes and preserving of fermented foods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bacteriocin
  • Vancomycin-resistant enterococcus
  • Listeria monocytogenes
  • Listeriosis

مراجع

  1. Menaa C, Almeidaa G, Carneiroa L, Teixeiraa P, Hogga T, GibbsP. Incidence of Listeria monocytogenes in different food products commercialized in Portugal. Food Microbiol 2004; 21(2): 213-6.
  2. Zaghian S, Emtiazi G, Shokri D. A bacteriocin with broad antimicrobial activity produced by newly isolated nitrogen-fixing bacillus strains. J Isfahan Med sch 2013; 3(218): 2260-9. [In Persian].
  3. Cleveland J, Montville TJ, Nes IF, Chikindas ML. Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation. Int J Food Microbiol 2001; 71(1): 1-20.
  4. Bierbaum G, Sahl HG. Lantibiotics: mode of action, biosynthesis and bioengineering. Curr Pharm Biotechnol 2009; 10(1): 2-18.
  5. Aunpad R, Na-Bangchang K. Pumilicin 4, a novel bacteriocin with anti-MRSA and anti-VRE activity produced by newly isolated bacteria Bacillus pumilus strain WAPB4. Curr Microbiol 2007; 55(4): 308-13.
  6. Nascimento M, Moreno I, Kuaye AY. Antimicrobial activity of Enterococcus faecium FAIR-E 198 against gram-positive pathogens. Braz J Microbiol 2010; 41(1): 74-81.
  7. Naghmouchi K, Paterson L, Forster B, McAllister T, Ohene-Adjei S, Drider D, et al. Paenibacillus polymyxa JB05-01-1 and its perspectives for food conservation and medical applications. Arch Microbiol 2011; 193(3): 169-77.
  8. Zaghian S, Shokri D, Emtiazi G. Co-production of a UV-stable bacteriocin-like inhibitory substance (BLIS) and indole-3-acetic acid hormone (IAA) and their optimization by Taguchi design in Bacillus pumilus. Ann Microbiol 2012; 62(3): 1189-97.
  9. Hammami I, Rhouma A, Jaouadi B, Rebai A, Nesme X. Optimization and biochemical characterization of a bacteriocin from a newly isolated Bacillus subtilis strain 14B for biocontrol of Agrobacterium spp. strains. Lett Appl Microbiol 2009; 48(2): 253-60.
  10. Birri DJ, Brede DA, Forberg T, Holo H, Nes IF. Molecular and genetic characterization of a novel bacteriocin locus in Enterococcus avium isolates from infants. Appl Environ Microbiol 2010; 76(2): 483-92.
  11. Kang JH, Lee MS. Characterization of a bacteriocin produced by Enterococcus faecium GM-1 isolated from an infant. J Appl Microbiol 2005; 98(5): 1169-76.
  12. Nilsen T, Nes IF, Holo H. Enterolysin A, a cell wall-degrading bacteriocin from Enterococcus faecalis LMG 2333. Appl Environ Microbiol 2003; 69(5): 2975-84.
  13. Yamashita H, Tomita H, Inoue T, Ike Y. Genetic organization and mode of action of a novel bacteriocin, bacteriocin 51: determinant of VanA-type vancomycin-resistant Enterococcus faecium. Antimicrob Agents Chemother 2011; 55(9): 4352-60.
  14. Zendo T, Eungruttanagorn N, Fujioka S, Tashiro Y, Nomura K, Sera Y, et al. Identification and production of a bacteriocin from Enterococcus mundtii QU 2 isolated from soybean. J Appl Microbiol 2005; 99(5): 1181-90.
  15. Paik HD, Bae SS, Park SH, Pan JG. Identification and partial characterization of tochicin, a bacteriocin offduced by Bacillus thuringiensis subsp tochigiensis. J Ind Microbiol Biotechnol 1997; 19(4): 294-8.
  16. He Z, Kisla D, Zhang L, Yuan C, Green-Church KB, Yousef AE. Isolation and identification of a Paenibacillus polymyxa strain that coproduces a novel lantibiotic and polymyxin. Appl Environ Microbiol 2007; 73(1): 168-78.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 31، شماره 236 - شماره پیاپی 236
خرداد و تیر 1392
صفحه 649-660

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 08 فروردین 1392
  • تاریخ بازنگری: 31 فروردین 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار