بررسی مولکولی cDNAی کد کننده‌ی سم مؤثر بر ایزوفرم دوم گیرنده‌ی ریانودین حاصل از کتابخانه‌ی cDNAی غده‌ی زهری عقرب زرد ایرانی Odontobuthus doriae

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 گروه ژنتیک، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 دانشیار، گروه سم‌شناسی و داروسازی، دانشکده‌ی داروسازی و مرکز تحقیقات سم‌شناسی، دانشگاه علوم پزشکی جندی‌شاپور اهواز، اهواز، ایران

3 استاد، گروه ژنتیک، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

مقدمه: زهر عقرب‌ها، از پپتیدهای فعال زیستی تشکیل شده است که ارزش پزشکی در کشف دارو دارند. امروزه، بسیاری از مطالعات به آینده‌ی درمان با ترکیبات زهر عقرب‌ها بر اساس فعالیت طبیعی که در زهر دارند، اشاره می‌کنند. یکی از انواع پپتیدهای زهری، سموم مؤثر بر کانال‌های کلسیمی است که گیرنده‌های کلسیمی حساس به ریانودین (Ryanodine sensitive Ca+2-receptors یا RyRs) را مهار می‌کنند. فعالیت کنترل نشده‌ی ایزوفرم-2 این کانال‌ها (RyR2) در مشکلاتی مانند آریتمی قلبی مشاهده شده است. سموم کلسیمی مهار کننده‌ی این گیرنده‌ی یونی، می‌تواند به عنوان دارویی طبیعی در جهت درمان این عارضه باشد.روش‌ها: کتابخانه‌ی complementary DNA (cDNA) از غده‌ی زهری 6 عقرب Odontobuthus doriae ساخته شد. cDNAی مربوط به ODCaTx1 از این کتابخانه جدا و تعیین ترادف نوکلئوتیدی شد. توالی حاصل مورد ارزیابی‌های مولکولی به کمک برخی نرم‌افزارها نظیر ORF finder، BlastP، DISULFIND، signalP4.1، ProtParam و Phyre2 مورد بررسی قرار گرفت.یافته‌ها: پپتید احتمالی ODCaTx1 دارای وزن مولکولی بسیار کم (1/4440 دالتون) و 43 اسید آمینه بود که جزء مولکول‌های پایدار طبقه‌بندی شد. این پپتید، در بررسی‌های متعدد بیوانفورماتیک، شباهت بسیار زیادی به نوعی سم مهار کننده‌ی RyR2 از عقرب Hottentotta judaicus داشت. نیمه عمر تخمینی آن (در رتیکولوسیت‌های پستانداران، In vitro) 30 ساعت محاسبه شد.نتیجه‌گیری: در این مطالعه، cDNAی یکی از سموم کلسیمی مؤثر بر ایزوفرم-2 گیرنده‌های ریانودین و پپتید احتمالی آن (ODCaTx1) از غده‌ی زهری عقرب زرد ایرانی، مورد ارزیابی مولکولی قرار گرفت. همچنین، بستری مناسب جهت بیان مقادیر کافی از پپتید به وجود آمد. این سم به دلیل اندازه‌ی کوچک و پایداری زیاد، می‌تواند کاندیدای مناسبی در مطالعات دارویی مرتبط با درمان آریتمی قلبی و تشنج باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Molecular Characterization of cDNA Encoding Ryanodin Receptor Toxin Isoform-2 Isolated from Venom Glands of Iranian Yellow Scorpion “Odontobuthus Doriae”

نویسندگان [English]

  • Maryam Naderi-Soorki 1
  • Amir Jalali 2
  • Hamid Galehdari 3
1 Department of Genetics, School of Science, Shahaid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Associate Professor, Department of Pharmacology and Toxicology, School of Pharmacy AND Toxicology Research Center, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran
3 Professor, Department of Genetics, School of Science, Shahaid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Background: Scorpion venom contains bioactive peptides that have potential of medicinal value in drug discovery. Nowadays, many studies indicated the treatment feature of scorpion venom component apart from their normal activities in venom. One type of venom peptides is calcium channel toxins which blocked ryanodine sensitive calcium channels (RyR). Uncontrolled function of RyR2 has been seen in heart arrhythmia. Calcium toxins that inhibit these ion receptors can be a natural drug for treatment of this type of anomalies.Methods: cDNA (complementary DNA) library was constructed from six telsons of Odontobuthus doriae scorpion. ODCaTx1 cDNA was isolated from library and characterized molecularly by some software such as ORFfinding, BlastP, Clustal Omega, SignalP4.1, DISULFIND, ProtParam and Phyre2.Findings: ODCaTx1 putative peptide had low molecular weight (4440.1D) and 43 amino acids in length which classified as a stable molecule. Based on various bioinformatic assessments, this peptide was similar to the RyR2 toxin from Hottentotta judaicus. The estimated half-life was 30 hours (mammalian reticulocytes, in vitro).Conclusion: In this project, cDNA sequence of the ryanodine receptor toxin isoform-2 and its putative peptide from Iranian yellow scorpion “Odontobuthus doriae” were characterized molecularly. In addition, by preparation of a framework for expression of ODCaTx1 identified in this project, we create a ground to accesses enough peptide for feature used. ODCaTx1 due to its small size and stability can be a good candidate for pharmaceutical research in the field of heart arrhythmia and seizure treatment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ryanodine receptor isoform-2
  • Scorpion calcium toxins
  • Heart arrhythmia
  • Treatment, cDNA library
  • Odontobuthus doriae

مراجع

  1. Elgar D, Du Plessis J, Du Plessis L. Cysteine-free peptides in scorpion venom: geographical distribution, structure-function relationship and mode of action. Afr J Biotechnol 2006; 5(25): 2495-505.
  2. Possani LD, Merino E, Corona M, Bolivar F, Becerril B. Peptides and genes coding for scorpion toxins that affect ion-channels. Biochimie 2000; 82(9-10): 861-8.
  3. Froy O, Sagiv T, Poreh M, Urbach D, Zilberberg N, Gurevitz M. Dynamic diversification from a putative common ancestor of scorpion toxins affecting sodium, potassium, and chloride channels. J Mol Evol 1999; 48(2): 187-96.
  4. Jalali A, Bosmans F, Amininasab M, Clynen E, Cuypers E, Zaremirakabadi A, et al. OD1, the first toxin isolated from the venom of the scorpion Odonthobuthus doriae active on voltage-gated Na+ channels. FEBS Lett 2005; 579(19): 4181-6.
  5. Abdel-Rahman MA, Harrison PL, Strong PN. Snapshots of scorpion venomics. J Arid Environ 2015; 112 (Part B): 170-6.
  6. Mackrill JJ. Ryanodine receptor calcium channels and their partners as drug targets. Biochem Pharmacol 2010; 79(11): 1535-43.
  7. Valdivia HH, Fuentes O, el-Hayek R, Morrissette J, Coronado R. Activation of the ryanodine receptor Ca2+ release channel of sarcoplasmic reticulum by a novel scorpion venom. J Biol Chem 1991; 266(29): 19135-8.
  8. Lanner JT, Georgiou DK, Joshi AD, Hamilton SL. Ryanodine receptors: structure, expression, molecular details, and function in calcium release. Cold Spring Harb Perspect Biol 2010; 2(11): a003996.
  9. Giannini G, Conti A, Mammarella S, Scrobogna M, Sorrentino V. The ryanodine receptor/calcium channel genes are widely and differentially expressed in murine brain and peripheral tissues. J Cell Biol 1995; 128(5): 893-904.
  10. Wehrens XH, Lehnart SE, Reiken SR, Deng SX, Vest JA, Cervantes D, et al. Protection from cardiac arrhythmia through ryanodine receptor-stabilizing protein calstabin2. Science 2004; 304(5668): 292-6.
  11. Fan Z, Cao L, He Y, Hu J, Di Z, Wu Y, et al. Ctriporin, a new anti-methicillin-resistant Staphylococcus aureus peptide from the venom of the scorpion Chaerilus tricostatus. Antimicrob Agents Chemother 2011; 55(11): 5220-9.
  12. Clontech. In-Fusion® SMARTer® Directional cDNA Library Construction Kit User Manual (Cat. No. 634933). [Online]; Available from: URL: www.clontech.com/xxclt_ibcGetAttachment.jsp?cItemId=17494
  13. Petersen TN, Brunak S, von Heijne G, Nielsen H. SignalP 4.0: discriminating signal peptides from transmembrane regions. Nat Methods 2011; 8(10): 785-6.
  14. Ceroni A, Passerini A, Vullo A, Frasconi P. DISULFIND: a disulfide bonding state and cysteine connectivity prediction server. Nucleic Acids Res 2006; 34(Web Server issue): W177-W181.
  15. Kelley LA, Mezulis S, Yates CM, Wass MN, Sternberg MJ. The Phyre2 web portal for protein modeling, prediction and analysis. Nat Protoc 2015; 10(6): 845-58.
  16. Marchler-Bauer A, Lu S, Anderson JB, Chitsaz F, Derbyshire MK, DeWeese-Scott C, et al. CDD: a Conserved Domain Database for the functional annotation of proteins. Nucleic Acids Res 2011; 39(Database issue): D225-D229.
  17. Fill M, Copello JA. Ryanodine receptor calcium release channels. Physiol Rev 2002; 82(4): 893-922.
  18. Brillantes AB, Ondrias K, Scott A, Kobrinsky E, Ondriasova E, Moschella MC, et al. Stabilization of calcium release channel (ryanodine receptor) function by FK506-binding protein. Cell 1994; 77(4): 513-23.
  19. Jones TE, Stephenson KW, King JG, Knight KR, Marshall TL, Scott WB. Sarcopenia--mechanisms and treatments. J Geriatr Phys Ther 2009; 32(2): 83-9.
  20. Bellinger AM, Reiken S, Carlson C, Mongillo M, Liu X, Rothman L, et al. Hypernitrosylated ryanodine receptor calcium release channels are leaky in dystrophic muscle. Nat Med 2009; 15(3): 325-30.
  21. Lewis RJ, Garcia ML. Therapeutic potential of venom peptides. Nat Rev Drug Discov 2003; 2(10): 790-802.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 34، شماره 397 - شماره پیاپی 397
مهر و آبان 1395
صفحه 1032-1037

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 15 خرداد 1395
  • تاریخ بازنگری: 06 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار