بررسي تركيب هاي مختلف ژن‌هاي ipaD وstxB و ctxB شيگلا ديسانتري و ويبريو كلرا به وسيله بيوانفورماتيك

Analyzing the Various Fusions for ctxB, ipaD and stxB Genes of Shigella Dysenteriae and Vibrio Cholera by Bioinformatics Tools

شيگلا ديسانتري يكي از عوامل اصلي بيماري اسهال در انسان است و هم چنين وبا (ويبريوكلرا) بيماري عفوني بسيار مهلكي مي‌باشد كه به صورت اپيدمي‌ها و پاندمي‌هايي بروز مي‌كند. ساخت واكسن عليه اين دو بيماري بسيار مفيد به نظر مي‌رسد. بهترين روش براي ساخت واكسن عليه اين دو بيماري، استفاده از زير واحدهاي B انتروتوكسين اين دو باكتري مي‌باشد كه به نامهاي StxB (براي شيگلاديسانتري) و CtxB (براي ويبريوكلرا) مشهورند. اين دو بخش براي اتصال زير واحدهاي سمي (زير واحد A) به گيرنده‌هاي سطح سلولي اين دو توكسين در اپيتليوم روده و اثر مخرب آن‌ها ضروري هستند. پروتيين I paD شيگلا نيز داراي خاصيت آنتي ژني بوده و مي‌تواند هدف مناسبي براي توليد واكسن باشد. اين پروتيين سرآغاز فعاليت‌هاي تهاجمي شيگلابوده و يكي از مهم‌ترين فاكتورهاي بيمار‌يزاي موجود در شيگلا مي‌باشد. آنتي بادي هاي ضد IpaD مي‌توانند از ايجاد منفذ توسط شيگلا جلوگيري به عمل آورند. پس با ايجاد پاسخ ايمني عليه آن‌ها مي‌توان از ورود سم به داخل سلول ممانعت به عمل آورد. امروزه پروتيين CtxB را به عنوان ايمنوادجوانت قوي در ايمني زايي وابسته به مخاط مي‌شناسند. به همين منظور با تركيب اين سه ژن با هم مي‌توان، اولاً با استفاده از خاصيت ادجوانتي CtxB ميزان ايمني زايي عليه StxB و IpaD را افزايش داد، ثانياً مي‌توان عليه هردو عامل عفونت زا، ايمني ايجاد كرد. در اين مطالعه با استفاده از نرم افزارهاي بيوانفورماتيك Modeller، ProtParam و psipred حالتهاي مختلف پروتيين كايمريك ژنهاي ipaD وstxB و ctxB شيگلا ديسانتري و وبيريوكلرا مورد ارزيابي قرار گرفت. بهترين ترتيب ممكن براي ساخت واكسن نوتركيب از اين سه پروتيين بررسي شد. منظور از بهترين حالت ممكن اين است كه اين سه پروتيين را به ترتيبي كنار هم قرار دهيم كه از لحاظ ساختار و عملكرد بر روي يكديگر تاثيري نگذارند و يا كمترين تاثير ممكن را بگذارند و از طرف ديگر پروتيين نوتركيب حاصل، پايداري و نيمه عمر زيادي داشته باشد. بدين منظور ممزوج هاي مختلف دوتايي و سه تايي اين پروتيينها را از نظر خصوصيات مختلف با يكديگر مقايسه شدند و در نهايت بهترين حالت ممكن ممزوج سه تايي CtxB-StxB-IpaD بدست آمد.

Shigella dysenteriae type 1 is a major cause of diarrhea in humans and also Cholera is a potentially fatal bacterial infection that causes severe diarrhea and dehydration. Thus, producing a vaccine against these bacteria seems to be very useful. The best methods for making a vaccine against these two diseases is enterotoxin B subunit in both of them, which are known as StxB (for Shigella dysenteriae type 1) and CtxB (for Vibrio cholera). These two parts connect the toxic subunit (subunit A) to cell surface receptors of these two toxins in the intestinal epithelium. Shigella IpaD proteins can also be a good target to produce a vaccine against Shigella. IpaD is required for pore formation, bacterial invasion, and virulence. IpaD is responsible for insertion of IpaB/IpaC pores into target cell membranes. Consequently, producing antibodies against IpaD can prevent shigella from making pores in cells and after immune response against them, antibodies can prevent the entry of the toxin into the cells. CtxB is a highly effective mucosal adjuvant triggering strong protective immunity to unrelated antigens and can be used to prevent or treat inflammatory diseases. Therefore, fusion of these three genes to produce a vaccine has two main important benefits: i) by using adjuvant properties of CtxB, immunization against IpaD and StxB would increase; ii) this vaccine could be effective against both of these bacteria. The study compared all the possible combinations of binary and ternary proteins with various properties by the use of bioinformatics softwares such as Modeller, ProtParam and psipred and identified CtxB-StxB-IpaD as the best possible combination.