توليد پپتيد ضد ميكروبي درماسپتين b1 نوتركيب در سيستم كشت ريشه‌هاي موئين توتون و زيست‌سنجي اثرات ضد باكتريايي

Production of a recombinant antimicrobial Dermaseptine B1 peptide in Nicotiana tabacum L. hairy roots with antibacterial activity

كشت ريشه هاي موئين راهكاري مناسب براي توليد پروتئين هاي نوتركيب در گياهان است. پپتيدهاي ضد ميكروبي، بخش حياتي و مهم از سيستم پاسخ ايمني ذاتي همه موجودات زنده محسوب مي شوند. فعاليت انتخابي دقيق و اثرات سمي محدود روي سلول هاي پستانداران، پپتيدهاي ضد ميكروبي را به كانديداهاي مناسبي براي جايگزيني آنتي بيوتيك ها در معضل مقاومت هاي دارويي بدل ساخته است. هدف از تحقيق حاضر، توليد پپتيد ضد ميكروبي نوتركيب درماسپتين b1 در ريشه هاي موئين گياه توتون و بررسي اثرات ضد باكتريايي آن بود.مواد و روش ها: توالي كدكننده ي درماسپتين b1 در يك ناقل بياني همسانه سازي شد و براي توليد ريشه هاي موئين توسط agrobacterium rhizogenes به توتون منتقل گرديد. با استفاده از تكنيك هاي pcr و rtpcr، به ترتيب انتقال ترانس ژن و بيان آن در ريشه هاي موئين بررسي شد. فعاليت ضد باكتريايي اين پروتئين نوتركيب عليه باكتري هاي enterococcus faecium، enterococcus faecalis و escherichia coli در غلظت هاي مختلف پروتئين كل، مورد ارزيابي قرار گرفت.يافته ها: حضور سامانه ژني و بيان آن در ريشه هاي موئين تراريخت اثبات شد. نتايج آزمون ضد ميكروبي نشان داد كه غلظت هاي مختلف عصاره پروتئين كل داراي اثرات ضد ميكروبي معني داري (0.05>p) روي رشد هر دو گروه باكتري هاي گرم مثبت و گرم منفي بود.بحث و نتيجه گيري: پپتيد درماسپتين فيوژن با موفقيت در ريشه هاي موئين توليد شد و فعاليت ضد باكتريايي آن اثبات گرديد. اين نتايج نشان مي دهد پپتيد نوتركيب داراي خواص درماني در كنترل پاتوژن ها مي باشد؛ بنابراين از ريشه هاي موئين مي توان براي توليد و خالص سازي پروتئين هاي نوتركيب ارزشمند با كاربردهاي دارويي استفاده كرد.

Background: Root hair culture is a valuable system to produce recombinant proteins in planta. Antimicrobial peptides (AMPs) are vital parts of the innate immune response found in almost all forms of life. Precise target activity and limited toxicity towards mammalian cells make them suitable candidate molecules to combat evolving drug-resistant microorganisms. The aim of the present study was to produce a Dermaseptin B1 recombinant antimicrobial peptide in Nicotiana tabacum root hair and assess the antibacterial activity of the protein extract from transgenic root hairs. Materials and Methods: A Dermaseptin B1 encoding gene sequence was C-terminally fused to a Chitin Binding Domain (CBD) encoding sequence and cloned in a plant binary vector used for Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation to generate root hairs in tobacco. Transgenic root hairs were produced، and protein extracts were used to assess antimicrobial activity against a number of microbes. Results: PCR and RT-PCR analysis confirmed the integration of the Dermaseptin B1 gene in a root hair cell genome and the presence of Dermaseptin B1 mRNA transcripts، respectively. Recombinant protein had a significant (P<0.05) antibacterial effect towards gram-positive and gram-negative bacteria. Conclusion: Dermaseptine B1 recombinant peptide was successfully produced in tobacco root hair cells and its antibacterial effects was confirmed. These results suggest that the recombinant protein may have a therapeutic effect to control bacterial pathogens. It can be concluded that root hair cells can be used to produce and purify valuable recombinant proteins with pharmaceutical applications.