مقاومت نسل دوم گیاه توتون تراریخت حاوی ژن لاکتوفرین به بیمارگرهای ویروسی و باکتریایی- قسمت ۳ | ... | |
پپتیدهای ضدمیکروبی با توجه به منشاشان به چهار گروه تقسیم بندی میشوند:۱- حشرات ۲- دیگر حیوانات ۳- شیمیایی ۴- از طریق میکروارگانیسمهای مهندسی شده تولید میشوند. امروزه بیش از ۱۵۰۰ پپتید ضدمیکروبی از منشاهای متفاوت گزارش شده است (Varadhachary and Gauri, 2010).
۲-۳-۱- پپتید های ضد میکروبی با منشا حشرات این نوع پپتیدها هم القایی هستند و هم به صورت همیشه بیان میباشند. امروزه بیش از ۲۰۰ پپتید در حشرات شناسایی شده این پپتیدها به پنج گروه بر اساس توالی اسید آمینه و فعالیت آنتی باکتریایی تقسیم بندی می شوند. که عبارتند از سکروپینها، دفنسین حشرات، پپتید غنی از پرولین، پپتیدهای غنی از گلیسین و لیزوزیمها(Li et al., 2012) .
۲-۳-۲- پپتیدهای ضد میکروبی شناسایی شده در دیگر حیوانات این پپتیدها توالی متنوع، ساختار و بافت هدف خاصی را نشان میدهند. بیان این پپتیدها در اکثر بافتها و انواع مختلفی از سلولها و سطح گستردهای از انواع گونه های مختلف شامل PESTAN(به خاطر محدودیت سایت در درج بعضی کلمات ، این کلمه به صورت فینگیلیش درج شده ولی در فایل اصلی پایان نامه کلمه به صورت فارسی نوشته شده است)داران، دوزیستان و ماهیها بیان می شوند. در بیشتر مهرهداران با یک لایهی دایرهای خنثی حفظ می شود (Li et al., ۲۰۱۲).
۲-۳-۳ – پپتید های ضد میکروبی حاصل از سنتز مصنوعی سنتز مصنوعی با بهره گرفتن از روش فاز جامد انجام میگیرد که در این روش ابتدا اسید آمینهای که انتهای آن دارای انتهای آمینی میباشد، محافظت شده به فاز جامد متصل می شود سپس مولکولی که به قسمت انتهای آمینی چسبیده برداشته شده و اسید آمینهی دیگر اضافه شده و به همین ترتیب ادامه داده تا پپتید مورد نظر ساخته شود. ازجمله مشکلات سر راه در سنتز پپتید هزینه زیاد، وجود باندهای دیسولفیدی و تغییرات پس از ترجمه می باشد (Wang et al., 2012).
۲-۳-۴- پپتیدهای ضد میکروبی حاصل از میکروارگانیسمهای مهندسی شده پیشرفت در تکنولوژی DNAی نوترکیب فرصتی را برای تولید AMPها در مقیاس وسیع فراهم کرده است. این تکنولوژی قادر است ژن بیگانه را در ناقل های مخصوص جاسازی و در پروکاریوتها و سلولهای یوکاریوت میزبان بیان کند. با توجه به اینکه موثرترین روش برای صرفهجویی در زمان و کاهش هزینه میباشد و علاوه بر این تولید پپتید با بهره گرفتن از تکنیک زیست مولکولی می تواند در بخشهای مختلف صنعتی به کاررود (Rao et al., 2005). با توجه به اندازه پپتید، جایگاه و ترشح داخل سلولی پپتید، نحوه تاخوردهگی و الگوهای قنددار شدن پپتیدها، میزبانهای متفاوتی وجود دارد. باکتری ها و مخمرها ۹۶ درصد میزبانها را در تولید AMPها به خود اختصاص دادند و درحالی که گیاهان نقش کمرنگ تری در تولید AMP ها دارند (Parachin et al., 2012).
برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت tinoz.ir مراجعه کنید. ۲-۳-۴-۱- باکتری ها باکتری Esheria coliیکی از پر کاربردترین میکرو ارگانیسمها برای تولید پپتیدهای ضد میکروبی میباشند که به دلیل رشد سریع، دسترسی به ناقل های بیانی تجاری، وجود دانش وسیع در حیطهی ژنتیک، بیوشیمی و فیزیولوژی را به خود اختصاص داده است. بعد از E.coli باکتری Bacillus subtillusبیشترین کاربرد برای بیان AMP را به خود اختصاص داده است (Ingham and Moore, 2007) که از جمله آن می توان سکروپین AD نام برد (Feng et al., 2012). تولید AMP در باکتری ها با چند چالش روبرو میباشد، از جمله می توان، جلوگیری از فعالیت طبیعی AMP به دلیل سمی بودن برای باکتری و ناپایداری AMP به علت خواص شیمیایی و اندازه آن نام برد. بنابراین برای بدست آوردن بیان موفقAMP از یک پروتئین حامل که خاصیت آنیونی پپتید را خنثی کند میتوان از پروتئین حامل استفاده کرد، علاوه بر این، پروتئین حامل حلالیت AMP را تسهیل کرده است (Li et al., 2012).
۲-۳-۴-۲- مخمرها مخمرهایی مانند Saccharomyces cerevisiae و Pichia pastoris از جمله میزبانهای مناسب برای تولید AMPها می باشند (Cregg et al., 2009). مخمرها مزایایی نسبت به پروکاریوتها دارند که عبارتند از: دارای تغییرات پس از ترجمه هستند، هزینه کمتر و رشد سریعتر در مقایسه با کشت سلولهای PESTAN(به خاطر محدودیت سایت در درج بعضی کلمات ، این کلمه به صورت فینگیلیش درج شده ولی در فایل اصلی پایان نامه کلمه به صورت فارسی نوشته شده است)داران دارند که نتیجه آن تولید پروتئین بیشتر و مناسبتر میباشد و در نهایت اینکه مخمر ها قادرند AMPمورد نظر را به بیرون ترشح کنند که خالصسازی و جداسازی را آسان می کند (Atiqur et al., 2010). برای مثال تولید AMPی Shrimp paenedin در S.cerevisiae انجام شد ولی سطح تولیدی گزارش نشد در حالی که درP .pastoris مقدار mg/l-1180 تولید شد. دلیل آن این است که P. pastoris دارای مقاومت نسبت به الکل می باشد و محیط اطراف خود را تخمیری نمی کند بنایراین می تواند سطح بالایی از پپتید را تولید کند (Cereghino et al., 2002).
۲-۳-۴-۳- گیاهان تغییرات ژنتیکی گیاهان پیشرفت بزرگی را در بهبود و اصلاح محصولات و کیفیت مواد غذایی گیاهان به ارمغان آورده است، از جمله گیاهانی مانند سویا، ذرت، کتان و برنج می توان اشاره کرد و این گیاهان به مدت طولانی برای بیان پپتید استفاده میشوند (Desai et al., 2010). در واقع تغییرات ژنتیکی گیاهان برای بیان پروتئین بیگانه و پپتید به طور عمده برای اصلاح محصولات انجام شده است، اما هیچ تلاش موثری در تعیین مقدار کمی AMPی نوترکیب انجام نشده است. در حال حاضر با توجه به فعالیت طبیعی AMPها از بیان آنها در سیستمهای میکروبی ممانعت می شود (Delaunios et al., 2009).
۲-۴- ۱- معرفی لاکتوفرین لاکتوفرین یک گلیکوپروتئین متصل شونده به آهن و از خانواده ترانسفرین است، که اولین بار از شیر گاو جداسازی شد (Sorensen and Sorensen, 1939).
۲-۴-۲- بررسی ساختار ژنی لاکتوفرین سه ایزوفرم از لاکتوفرین شناسایی شده است که دو ایزوفرم فعالیت نوکلئازی دارند و یک ایزوفرم بدون فعالیت نوکلئازی میباشد. ژن لاکتوفرین ۲۳ تا ۲۵ کیلوباز بوده و شامل ۱۷ اگزون است که در PESTAN(به خاطر محدودیت سایت در درج بعضی کلمات ، این کلمه به صورت فینگیلیش درج شده ولی در فایل اصلی پایان نامه کلمه به صورت فارسی نوشته شده است)داران مختلف تفاوت های جزئی دارند. توالی یابی ژن لاکتوفرین شتر نیز انجام شده و توالی mRNA آن در Genbank با شمارههای AF165879 و AJ131674 در دسترس است. ژن لاکتوفرین در گونههای نزدیک بسیار حفاظت بوده و طول ORF[16] آن در موجودات مختلف بین ۱۹۰۰ تا ۲۶۰۰ جفت باز است و طول ORF لاکتوفرین شتر ۲۱۲۴ جفت باز است (Levay et al., 1995).
۲-۴-۳- ویژگی پروتئین لاکتوفرین لاکتوفرین یک پروتئینی با وزن مولکولی ۷۵ تا ۸۰ کیلو دالتون است و دارای ۷۰۰ تا ۷۲۰ آمینواسید است. این ژن دارای شباهت بالایی بین گونه های مختلف است. این پروتئین دارای بار خالص مثبت است و به علت وجود ریشه های سیستئین دارای پلهای دیسولفیدی در ساختار خود می باشد، این پروتئین همچنین دارای چهار محل اتصال قند و نقطهی ایزوالکتریک ۸ تا ۵/۸ است. زنجیرهی پلیپپتیدی در این پروتئینها از دو لوپ با شباهت بالا به نامهای N و C لوپ تشکیل شده است و دو لوپ این پروتئین بوسیله یک مارپیچ آلفا بهم متصل شده که باعث انعطافپذیری پروتئین می شوند (Oztas et al., 2005; Khan and Marks, 2001).
۲-۴-۴- نقش پروتئین لاکتوفرین پروتئین لاکتوفرین مانند دیگر اعضای خانواده ترانسفرینها در نقل و انتقال و هموستازی آهن در بافتها دخیل هستند. ویژگی ساختاری لاکتوفرین نقشهای ساختاری دیگری را علاوه بر نقش آن در هموستازی آهن برای ان ایجاد کرده است. لاکتوفرین به عنوان جزء ذاتی سیستم ایمنی مطرح بوده است. و اولین سد دفاعی را در برابر میکروبها نشان میباشد و دامنهی وسیعی از فعالیت های زیستی مانند فعالیت ضد قارچی، ضد باکتریایی، ضد ویروسی، ضد انگلی، ضد التهابی، ضد درد، تنظیم سیستم ایمنی، تنظیم بیان ژن و ضد سرطانی را شامل می شود(Baker and Edward, 2004). لاکتوفرین در تمام مایعات ترشحی وجود دارد ولی بیشترن میزان بیان آن در بافت PESTAN(به خاطر محدودیت سایت در درج بعضی کلمات ، این کلمه به صورت فینگیلیش درج شده ولی در فایل اصلی پایان نامه کلمه به صورت فارسی نوشته شده است)ی بوده و شیر مقادیر بالایی از لاکتوفرین را دارا می باشد. به دلیل موقعیت خاصی که در سطح موکوسی دارد اولین سد دفاعی در برابر حملات میکروبی است. لاکتوفرین رشد و تکثیر عوامل متعدد بیماریزا شامل باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی، ویروسها، پروتوزوآها و قارچها را محدود می کند (Li et al., 2008).
۲-۴-۵- فعالیت ضد قارچی و ضد باکتریایی پروتئین لاکتوفرین پروتئین لاکتوفرین با جذب آهن آزاد، محیط را عاری از این عنصر میکند و در نتیجه باکتری ها و قارچهایی که برای زندگی رشد و تکثیر خود به آهن نیاز دارند قادر به ادامهی رشد نیستند بنابراین بیان فاکتورهای بیماریزای آنها کاهش مییابد (Crosa, 1989). بعضی از گونه های باکتریایی با ترشح موادی مانند سیدروفورها می توانند آهن را از لاکتوفرین جدا کنند و مورد استفاده قرار دهند. بنابراین لاکتوفرین با مکانیسمهای دیگری از رشد این میکرواورگانیسمها جلوگیری می کند (Arnold et al., 1988). در این مورد لاکتوفرین از طریق برهمکنش مستقیم با سطوح باکتری و قارچ باعث از بین رفتن این میکروارگانیسمها میشود (Adlerova et al., 2008).
۲-۴-۶- فعالیت ضد ویروسی پروتئین لاکتوفرین پروتئین لاکتوفرین علیه طیف وسیعی از ویروسهای RNA و DNAدار فعالیت دارد. مکانیسم این اثر هنوز به طور کامل شناسایی نشده است. یکی از فرضیه های پذیرفته شده در این زمینه این است که لاکتوفرین با اتصال به گیرندههای ویروسی سطح سلولی گلیکوزآمینوگلیکان مانند هپارین سولفاتها از اتصال ویروس به سلول میزبان جلوگیری میکند (Ikeda et al., 2000 ; Levay et al., 1995). مطالعات این ویترو[۱۷] نشان می دهد که در میان پروتئین های پلاسما و خون انسان، لاکتوفرین قویترین فعالیت بر علیه ویروسHIV را دارد (Swart et al.,1996).
۲-۴-۷- فعالیت ضد سرطانی پروتئین لاکتوفرین خواص ضد توموری لاکتوفرین در حدود یک دهه پیش کشف شده و توسط مطالعات آزمایشگاهی گستردهای تایید شده است. استفاده خوراکی لاکتوفرین گاوی در جوندگان به طور معنی داری تومورزایی را کاهش داد (Bezault, 1994). لاکتوفرین دارای خواص آنتی متاستاز[۱۸]بوده و با القا آپوپتوز از رشد تومورهای پیوندی جلوگیری میکند (Varadhachary et al., 2006). لاکتوفرین تولید سیتوکینین را در سرطان تنظیم می کند. (Oztas et al., 2005).
۲-۵- ویروس موزاییک خیار (Cucumber Mosaic Virus) کوکوموویروس[۱۹] ها نام عمومی خود را از ویروس موزاییک خیار گرفته اند. پیکره ی ویروس جورترا به قطر ۲۶-۳۵ نانومتر است (اگریوس، ۱۳۸۹). هر یک از دو RNAی ژنومی (RAN1, RNA2) در پیکره ای جداگانه قرار دارند. RNA3 و RNAی زیر ژنومی در پیکره ی سوم قرار دارند. این ویروس پراکنش جهانی دارد. بسیاری از سبزیها، گیاهان زینتی، علفهای هرز و سایر گیاهان آلوده می کند. ویروس موزاییک خیار باعث ایجاد بد برگی، بد شکلی برگ، گل و میوه در گیاهان می شود. اندازه بوته های آلوده کاهش یافته و حتی از بین می روند. کنترل کوکوموویروسها مشکل است و عمدتا برای پیشگیری از ابتلا به بیماری ویروسی بر مبنای تولید و استفاده از ارقام مقاوم میباشد. استفاده ار بذر و نشای عاری از ویروس از بین بردن میزبانهای وحشی حامل انتقالی ویروس راه مقابله با ویروس می باشد (اگریوس، ۱۳۸۹).
۲-۶- پژمردگی جنوبی باکتریایی گیاهان تیره سولاناسه پژمردگی باکتریایی گیاهان تیره ی سولاناسه بر اثر R.solonacerum ایجاد می شود. بیماری در مناطق گرمسیری و در آب و هوای گرم در سراسر جهان وجود دارد. بیماری موجب خسارت های شدید در توتون، گوجه فرنگی، سیب زمینی و بادمجان در بعضی از مناطق گرم خارج از نواحی گرمسیر می شود. دست کم پنج نژاد بیمارگر وجود دارد که روی میزبانهای مختلف بیماری ایجاد می کند. یکی از آنها به تمام محصولات تیرهی سولاناسه[۲۰]، بسیاری از گیاهان غیر سولاناسه، بعضی از موز ها حمله می کند. نژاد دوم فقط به موز حمله می کند. نژاد سوم فقط به سیب زمینی و توتون حمله می کند و دو نژاد دیگر روی گیاهان کم اهمیت بیماری ایجاد می کنند. پژمردگی باکتریایی روی گیاهان تیرهی سولاناسه به صورت پژمردگی ناگهانی ظاهر می شود. گیاهان جوان آلوده به سرعت از بین میروند. بافت های آوندی ساقه، ریشه و غده قهوهای و در مقطع عرضی آنها ترشحات مایل به سفیدی باکتریایی دیده می شود. کنترل بیماری با بهره گرفتن از واریتههای مقاوم و تناوب زراعی مناسب یا آیش گذاشتن زمین وابسته است و مواد تکثیری عاری از ویروس باید تهیه کرد (اگریوس، ۱۳۸۹).
۳- مواد و روشها
۳-۱- مواد گیاهی به منظور حذف تمام آلودگیها کلیه وسایل مورد نیاز شامل پنس، اسکالپل و کاغذ صافی اتوکلاو شدند. بذر توتونهای تراریخت رقم var xanthi N. tabocco در محلول ضدعفونی کننده (جدول ۳-۱) به مدت ۵ دقیقه به آرامی تکان داده شدند، سپس ۵ بار با آب مقطر سترون شسته شدند سپس بذرها خشک شده و روی محیط کشت [۲۱]MS حاوی کانامایسین ۱% کشت داده شدند. گیاهچههای ۳ تا ۴ برگی به لیوان های حاوی کوکوپیت و پرلایت انتقال داده شدند و آنها را در شرایط نوری ۱۶ ساعت روشنایی و ۸ ساعت تاریکی و دمای ۲۵ سانتی گراد قرار دادند و هر هفته باMS مایع آبیاری شدند.
ماده مقدار بر حسب میکرولیتر ۳-۲- مایع زنی ویروس موزاییک خیار به توتون رقم زانتا دو گرم از بافت برگ حاوی منبع ویروسی [۲۲]CMV که قبلا با الایزا وجود آن تایید شده بود را در دو برابر حجم بافر فسفات له میکنیم. سپس کاربراندوم را روی سطح برگ های سن ۸-۱۰ روزه پاشیده تا در سطح برگ زخم ایجاد شود و بعد از آن عصارهی حاوی ویروس روی سطح برگ مالیده شد. بعد از ۱۶ روز وجود علایم در گیاهان تیپ وحشی و تراریخت بررسی شد. این آزمایش با سه بار تکرار انجام شد.
۳-۳- واکنش گیاهان تراریخت و تیپ وحشی به ویروس موزاییک خیار مایه زنی ویروس موزاییک خیار به توتونهای تراریخت و تیپ وحشی انجام شد و پس از دیدن علایم در گیاهان تیپ وحشی در سه زمان متفاوت شامل ۱۵، ۲۰ و ۳۰ روز بعد از مایه زنی ویروس موزاییک خیار از گیاهان تراریخت و تیپ وحشی نمونه برداری انجام شد. بعد از دیدن علایم در گیاهان تیپ وحشی به مدت دو ماه روند شدت علایم را در گیاهان تراریخت مشاهده و ثبت شد.
۳-۴- آزمون الایزا برای ویروس موزاییک خیار بعد از مشاهده علایم و برای اندازه گیری جذب نوری ویروس درگیاهان تیپ وحشی و تراریخت ۲ /۰ گرم از بافت برگی برداشت شد و در حاون عصاره گیری شد. سپس سانتریفیوژ به مدت ۳ دقیقه با دورxg 3000 انجام شد و ۵۰ میکرومول از عصاره و ۵۰ میکرومول از بافر PVP در پلیت الایزا ریخته و در دمای ۴ درجه سانتی گراد به مدت ۴ ساعت قرار داده شد. سپس سه مرتبه با بافرشستشو داده شد و آنتی بادی ویروس موزاییک خیار به آن اضافه شد و در در دمای ۳۷ درجه به مدت ۴ ساعت قرار داده. مجددا سه مرتبه با بافر شستشو داده شد و سپس آنتی ربیت اضافه شد و ۴ ساعت در دمای ۴ درجه قرار داده شد و با بافر شستشو داده شد در نهایت به آن سوبسترای آنزیم اضافه شد و جذب نوری ویروس در گیاهان تیپ وحشی و تراریخت با بهره گرفتن از دستگاه Elisa Reader تعین شد. و سپس داده ها با بهره گرفتن از نرم افزار MINITAB 17 در طرح کاملا تصادفی تجزیه و تحلیل شدند.
[چهارشنبه 1400-01-25] [ 07:25:00 ق.ظ ]
لینک ثابت
|