همسانه سازي و بيان پپتيد ضدميكروبي اميگانان پنتاهيدروكلرايد (MBI226) در توتون (Nicotiana tabacum) به منظور ايجاد مقاومت به باكتري هاي بيماري زا

Cloning and expression of an omiganan pentahydrochloride (MBI226) antimicrobial peptide in tobacco Nicotiana tabacum) confers resist to bacterial pathogens

پپتيدهاي ضدميكروبي، مولكول هاي قديمي و حفاظت شده هستند كه در مكانيسم هاي دفاعي موجودات زنده مانند باكتري ها، جانوران و گياهان ديده مي شوند. شناسايي و معرفي پپتيدهاي ضدميكروبي جديد، روشي مقرون به صرفه براي مقابله با ميكروب هاي بيماري زا و همچنين بهبود مقاومت گونه هاي گياهان زراعي با استفاده از تكنولوژي DNA نوتركيب است. به اين منظور يك سازه ژني حاوي توالي ژن كد كننده پپتيد ضدميكروبي اميگانان (Omiganan) نوتروفيل گاو پس از همسانه سازي به كمك اگروباكتريويوم تومفاشينز به ديسك هاي برگي توتون انتقال داده شد. با روش PCR حضور ژن كد كننده پپتيد ضدميكروبي در ژنوم گياهان تراريخت اثبات و تعداد 6 گياه تراريخت به همراه شاهد انتخاب شدند. پروتئين كل استخراج و از آن براي كنترل رشد برخي باكتري هاي مهم انساني مثل؛ E.coli ، Staphylococcus aureus و Bacillus cereus و همچنين برخي باكتري هاي گياهي مانند Xanthomonas campestris و Pseudomonas aeruginosa به روش ديسك و تشكيل هاله مهار كننده استفاده شد. نتايج نشان داد كه پروتئين كل گياهان تراريخت در مقايسه با گياه غيرتراريخت، به طور معني داري (P<0.05) مانع رشد بيشتر باكتري ها شد. تفاوت معنيداري (P<0.05) بين گياهان تراريخت از نظر ميزان تاثير روي باكتري ها مشاهد شد. بر خلاف باكتريهاي گرم منفي، حضور پپتيد اميگانان تاثير معني داري (P<0.05) روي باكترهاي گرم مثبت نداشت، اما تاثير معني داري (P<0.05) در كنترل رشد پاتوژنهاي گياهي داشت. بنابراين با بيان پپتيد اميگانان در گياه و خالص سازي آن، ميتوان با استفاده از فرمولاسيونهاي دارويي از آن به عنوان ضد باكتري استفاده كرد. همچنين با بيان اين پپتيد در گياهان زراعي، ميتوان گياهان مقاوم به عوامل بيماري زا توليد نمود.

Antimicrobial peptides are ancient and conserved molecules which are found in defense mechanisms of almost all living organisms from bacteria to animal and plant species. Identification and introduction of novel antimicrobial peptides, is a cost-effective way to improve crop plants resistance to pathogens by using recombinant DNA technology. Therefore, an expression construct containing omiganan antimicrobial encoding gene from the cytoplasmic granules of bovine neutrophils, was cloned and transferred to the tobacco leaf disk using Agrobacterium tumefaciens mediated-transformation. The presence of the antimicrobial peptide encoding gene in the genome of transgenic plants was confirmed by PCR analysis. Six putative transgenic lines and a non-transgenic control plant were selected for further molecular analysis. Total protein was extract from transgenic and nontransgenic control plants and used for antimicrobial activity assay against some human; E. coli, Salmonella, Staphylococcus, Bacillus, and plant: Xanthomonas and Pseudomonas pathogens by disc diffusion method. Results of this experiment showed that total protein extract from transgenic lines, as compared to non-transgenic plant, was significantly (P<0.05) able to inhibit bacteria growth. There was a significant difference (P<0.05) between transgenic lines with respect to anti-bacteria effect. In contrary to gram-negative bacteria, omiganan peptide did not have a significant effect (P>0.05) on gram-positive pathogenic bacteria. Therefore, it is possible to express and purify omiganan peptide from transgenic and used it in pharmacology formulations as an anti-bacterial medicine. Furthermore, this approach may offer an opportunity to generate transgenic crop plants expressing omiganan peptide resistance to some devastating plant bacteria pathogens.