شناسایی و خالص‌سازی پپتیدهای کروم سنسینگ ایجاد کننده‌ی مرگ برنامه‌ریزی شده در باکتری Staphylococcus Aureus به عنوان آنتی‌بیوتیک‌های درمانی جدید

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 گروه میکروب‌شناسی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران

2 دانشجوی دکتری تخصصی، گروه میکروب‌شناسی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران

3 دانشیار، گروه میکروب‌شناسی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران

چکیده

مقدمه: با توجه به افزایش روزافزون مقاومت آنتی‌بیوتیکی در باکتری‌ها، به ویژه باکتری‌هایی که درمان آن‌ها بسیار مشکل شده است، نیاز اساسی به داروهای جدید وجود دارد. از این رو، هدف از انجام این مطالعه، شناسایی و خالص‌سازی پپتید‌های کروم سنسینگ ایجاد کننده‌ی مرگ برنامه‌ریزی شده در باکتری Staphylococcus aureus به عنوان آنتی‌بیوتیک‌های درمانی جدید بود.روش‌ها: در این مطالعه، مایع رویی حاصل از سه سویه‌ی Staphylococcus aureus، Enterococcus faecalis و Enterococcus faecium پس از سانتریفیوژ جمع‌آوری گردید. سپس، مایع رویی نمونه‌هایی که بیشترین تأثیر در کاهش رشد باکتری‌ها را داشتند، به منظور تعیین و جداسازی ماده‌ی مؤثره از دستگاه کروماتوگرافی مایع جهت تخلیص استفاده شد. در مرحله‌ی بعد، غلظت پروتئین به دست آمده توسط روش Bradford، مورد آزمایش قرار گرفت و برای تأیید پروتئین حاصل، از الکتروفورز دو بعدی استفاده گردید. در نهایت، جهت تعیین فعالیت ضد میکروبی پپتیدهای خالص شده به صورت کمی، حداقل غلظت مهار کنندگی (Minimum inhibitory concentration یا MIC) و حداقل غلظت کشندگی (Minimum bactericidal concentration یا MBC) مربوط به پپتیدها مورد بررسی قرار گرفت.یافته‌ها: ماده‌ی مؤثره‌ی به دست آمده، یک پلی‌پپتید بود که بر علیه باکتری‌های مقاوم به چندین آنتی‌بیوتیک مؤثر بود. نتایج حاصل از MIC برای باکتری‌های Staphylococcus aureus مقاوم به متی‌سسیلین، Escherichia coli، Pseudomonas aeruginosa، Salmonella paratyphi گونه‌های A و B، Klebsiella oxytoca، Acinetobacter baumannii و Shigella dysenteriae به ترتیب 2/3، 0/7، 0/5، 0/5، 0/3، 0/6، 0/1 و 0/7 میکروگرم بر میلی‌لیتر به دست آمد.نتیجه‌گیری: پلی‌پپتید حاصل از این مطالعه، فرایند ضد میکروبی وسیعی را بر علیه باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Identification and Purification of Quorum Sensing Peptides Causing Apoptosis in Staphylococcus Aureus as New Treatment Antibiotics

نویسندگان [English]

  • Alireza Mordadi 1
  • Fahimeh Hajiahamdi 2
  • Omid Zarei 1
  • Mohammad Reza Arabestani 3
1 Department of Microbiology, School of Medicine, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran
2 PhD Student, Department of Microbiology, School of Medicine, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran
3 Associate Professor, Department of Microbiology, School of Medicine, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran
چکیده [English]

Background: Due to the increasing in antibiotic resistance in bacteria, especially the infections which their treatment is very difficult, there is a need for producing new drugs. The aim of this study was identification and purification of quorum sensing peptides causing apoptosis in Staphylococcus aureus as new treatment antibiotics.Methods: The supernatant from Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, and Enterococcus faecium were collected after centrifugation. Then, the supernatant was isolated from the specimens that had the greatest effect on the growth of bacteria. Liquid chromatography was used to purify it. In next step, for detection of protein concentration, Bradford test and for confirmation, two dimensional electrophoresis were used. Finally, to determine the antimicrobial activity of purified peptides, minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum inhibitory concentration (MBC) of peptides were investigated.Findings: The obtained effective ingredient was a polypeptide that was effective against multi-drug resistant bacteria. The results of MIC for methicillin-resistant Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella paratyphi A and B, Klebsiella oxytoka, Acinetobacter Bumanni, and Shigella dysenteria were 3.2, 7.0, 5.0, 5.0, 3.0, 6.0, 1.0, and 7.0 µg/ml, respectively.Conclusion: The polypeptide derived from this study showed a vast antimicrobial property against gram-positive and gram-negative bacteria.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Peptide
  • Liquid Chromatography (HPLC)
  • Antibiotic Resistance

مراجع

  1. Amitai S, Kolodkin-Gal I, Hananya-Meltabashi M, Sacher A, Engelberg-Kulka H. Escherichia coli MazF leads to the simultaneous selective synthesis of both "death proteins" and "survival proteins". PLoS Genet 2009; 5(3): e1000390.
  2. Blaser M. Antibiotic overuse: Stop the killing of beneficial bacteria. Nature 2011; 476(7361): 393-4.
  3. Breukink E, van KC, Demel RA, Siezen RJ, Kuipers OP, de Kruijff B. The C-terminal region of nisin is responsible for the initial interaction of nisin with the target membrane. Biochemistry 1997; 36(23): 6968-76.
  4. Breukink E, Wiedemann I, van Kraaij C, Kuipers OP, Sahl HG, de Kruijff B. Use of the cell wall precursor lipid II by a pore-forming peptide antibiotic. Science 1999; 286(5448): 2361-4.
  5. de Kruijff B, van Dam V, Breukink E. Lipid II: A central component in bacterial cell wall synthesis and a target for antibiotics. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 2008; 79(3-5): 117-21.
  6. Diggle SP, Crusz SA, Camara M. Quorum sensing. Curr Biol 2007; 17(21): R907-R910.
  7. Engelberg-Kulka H, Amitai S, Kolodkin-Gal I, Hazan R. Bacterial programmed cell death and multicellular behavior in bacteria. PLoS Genet 2006; 2(10): e135.
  8. Dufour D, Levesque CM. Cell death of Streptococcus mutans induced by a quorum-sensing peptide occurs via a conserved streptococcal autolysin. J Bacteriol 2013; 195(1): 105-14.
  9. Kruger NJ. The Bradford method for protein quantitation. In: Walker JM, editor. Basic protein and peptide protocols. Totowa, NJ: Humana Press; 1994. p. 9-15.
  10. Garfin DE. Gel electrophoresis of proteins. In: Davey J, Lord M, editors. Essential cell biology, Vol 1: Cell structure, a practical approach.Oxford, UK: Oxford University Press; 2003. p. 197-268.
  11. Jorgensen JT. Susceptibility test methods: Dilution and disk diffusion methods. In: Jorgensen J, Pfaller M, Carroll K, Funke G, Landry M, Richter S, et al., editors. Manual of clinical microbiology. 11th ed. Washington, DC: ASM Press; 2015. p. 1253-73.
  12. Kumar S, Kolodkin-Gal I, Engelberg-Kulka H. Novel quorum-sensing peptides mediating interspecies bacterial cell death. MBio 2013; 4(3): e00314-13.
  13. Kumar S, Engelberg-Kulka H. Quorum sensing peptides mediating interspecies bacterial cell death as a novel class of antimicrobial agents. Curr Opin Microbiol 2014; 21: 22-7.
  14. Hochman A. Programmed cell death in prokaryotes. Crit Rev Microbiol 1997; 23(3): 207-14.
  15. Pang X, Moussa SH, Targy NM, Bose JL, George NM, Gries C, et al. Active Bax and Bak are functional holins. Genes Dev 2011; 25(21): 2278-90.
  16. Vousden KH. Outcomes of p53 activation--spoilt for choice. J Cell Sci 2006; 119(Pt 24): 5015-20.
  17. Wen Y, Behiels E, Devreese B. Toxin-Antitoxin systems: Their role in persistence, biofilm formation, and pathogenicity. Pathog Dis 2014; 70(3): 240-9.
  18. Ramisetty BC, Natarajan B, Santhosh RS. mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Crit Rev Microbiol 2015; 41(1): 89-100.
  19. Sat B, Hazan R, Fisher T, Khaner H, Glaser G, Engelberg-Kulka H. Programmed cell death in Escherichia coli: Some antibiotics can trigger mazEF lethality. J Bacteriol 2001; 183(6): 2041-5.
  20. Garsa AK, Kumariya R, Sood SK, Kumar A, Kapila S. Bacteriocin production and different strategies for their recovery and purification. Probiotics Antimicrob Proteins 2014; 6(1): 47-58.
  21. Gambacurta A, Piro MC, Ascoli F. Cooperative homodimeric hemoglobin from Scapharca inaequivalvis. cDNA cloning and expression of the fully functional protein in E. coli. FEBS Lett 1993; 330(1): 90-4.
  22. Kolodkin-Gal I, Hazan R, Gaathon A, Carmeli S, Engelberg-Kulka H. A linear pentapeptide is a quorum-sensing factor required for mazEF-mediated cell death in Escherichia coli. Science 2007; 318(5850): 652-5.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 35، شماره 457 - شماره پیاپی 457
بهمن و اسفند 1396
صفحه 1725-1731

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 15 مهر 1396
  • تاریخ بازنگری: 12 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار