شناسايي، همسانه سازي و بررسي برخي ژن هاي ضد ميكروبي ديفنسين گياه يولاف Avena sativa

Identification, cloning and characterization of some antimicrobial peptide defensin from oat plant Avena sativa

ظهور و گسترش مقاومت آنتي بيوتيكي در ميان باكتري هاي بيماري زا يك تهديد جدي سلامت عمومي در جهاني است. به خاطر افزايش مقاومت به آنتي بيوتيك هاي مرسوم، بيشتر مطالعات روي توسعه پپتيدهاي ضد ميكروبي به عنوان يك درمان جايگزين متمركز شده اند. ديفنسين ها گروهي از پپتيدهاي ضد ميكروبي غني از سيستئين هستند كه در گياهان و جانوران وجود دارند. اين پپتيدها در گياهان به عنوان يك مكانيسم دفاعي عليه پاتوژن ها و آفات عمل مي كنند. هدف از اين تحقيق، شناسايي برخي از ژن هاي ديفنسين از گياه يولاف و بررسي ويژگي هاي آن ها بود. به اين منظور، خانواده ژني ديفنسين گياه گندم از بانك ژن دريافت و عليه ترانسكريپتوم گياه يولاف مورد همرديفي قرار گرفت. توالي هاي حاصل از هم رديفي جمع آوري و سرهم بندي شدند و سپس كانتيگ ها و سينگلتون هاي به دست آمده با استفاده از ابزار BLASTn، عليه پايگاه داده نوكلئوتيدي هم رديف شدند. توالي هاي حاصل براي وجود چارچوب خوانش باز كامل بررسي و از توالي هاي حاوي چارچوب خوانش باز كامل براي طراحي آغازگرها استفاده شد. در مرحله ي بعد، از مخلوط بافت هاي (ريشه، ساقه و برگ) گياه يولاف استخراج RNA صورت گرفت و cDNA ساخته شد. قطعات 327، 340، 375، 391 و 397 جفت بازي بوسيله PCR تكثير و در ناقل pTZ57R/T همسانه سازي و توالي يابي شدند. نتايج آناليز بيوانفورماتيكي، وجود 9 توالي كد كننده براي ژن هاي ديفنسين را در ترانسكريپتوم گياه يولاف مشخص كرد. از اين تعداد 5 ژن همسانه سازي و تعيين توالي شدند. اين ژن ها داراي چارچوب هاي خوانش باز بين 246-234 بودند و پپتيدهايي به طول بين 81- 77 اسيد آمينه را كد مي كردند. توالي پپتيدي ديفنسين هاي شناسايي شده، داراي دمين عملكردي Knot1 از خانواده gamma-thionin بود. شناسايي ژن ها و بررسي خصوصيات آن ها، اولين قدم در مهندسي ژنتيك و توليد موجودات با صفات مفيد است. در اين تحقيق براي اولين بار، توالي كد كننده ي 5 ژن ديفنسين از گياه يولاف جداسازي شد و ساختار و ويژگي هاي مختلف آن ها مورد بررسي قرار گرفت.

The emergence antibiotic resistant among pathogenic bacteria has become a serious threat to global public health in recent decades. With regards to the increasing prevalence of resistance to conventional antibiotics, many studies have focused on the development of antimicrobial peptides as an alternative antibacterial therapy. Defensins, are group of cysteine-rich antimicrobial peptides that are present in animals and plants. They are as components of the host defense system which acts against pathogens and pests. The purpose of this study was to identify, clone and characterize of some defensins genes from oat plant. For this purpose, the complete gene family of wheat was retrieved from GenBank and aligned against oat plant transcriptome. The resulted sequences were assembled and obtained contigs and singletons were aligned against nr database using BLASTn tools. The results were evaluated for the presence of complete ORF and sequences with complete ORF were used for primer designing. Then, the total RNA was extracted from oat pooled tissues and cDNA were synthesized. The fragments were amplified, cloned in pTZ57R/T vector and sequenced. The results of bioinformatics analysis, confirmed the presence of the nine genes encoding defensin in oat plant transcriptome. Five of these genes were cloned and sequenced. These genes contained the complete ORFs between 234-246 bp that produced peptides with length 77-81 amino acids. In addition, identified defensins comprised Knot1 functional domain from the gamma-thionin family. Identification and characterization of genes is the first step in the genetic engineering and production of organisms with favorable traits. In this study for the first time, the complete coding sequence of five defensin genes were isolated and characterized from the oat plant.