بیان نوترکیب انتروتوکسین استافیلوکوکوس اورئوس تیپ B به عنوان کاندیدای واکسن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی نانوبیوتکنولوژی.مرکز علم و فناوری زیست شناسی، دانشگاه جامع امام حسین(ع) تهران، تهران، ایران.

2 استادیار گروه علم و فناوری زیست شناسی.مرکز علم و فناوری زیست شناسی، دانشکده و پژوهشکده علوم پایه، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران.

3 دانشجوی کارشناسی ارشد سلولی و مولکولی. مرکز علم و فناوری زیست شناسی، دانشگاه جامع امام حسین(ع) تهران، تهران، ایران.

10.22118/jsmj.2018.57807

چکیده

زمینه و هدف: استافیلوکوکوس اورئوس(Staphylococcus aureus)، کوکسی گرم مثبتی است که می­تواند بیماری های مختلفی چون مسمومیت­های غذایی، شوک های مخاطره آمیز و ... را به وجود آورد. از مهم­ترین سموم تولید شده توسط این باکتری، انتروتوکسین نوع B یکی از معمولترین و مهم­ترین توکسین­های یافت شده و یک سوپر آنتی ژن می باشد. هدف از انجام این تحقیق همسان سازی و بیان این پروتئین به شکل نوترکیب جهت دستیابی به یک ساختار و منبع پایدار برای تولید آن به منظور بررسی های آینده به عنوان کاندید واکسن بود.
روش بررسی: ژن seb به لحاظ وجود کدون­های نادر مورد بررسی قرار گرفت و بهینه سازی ژن با استفاده از نرم افزارهای بیوانفورماتیکی انجام شد. واکنش هضم آنزیمی برای تایید حضور ژن نوترکیب  seb درون وکتور بیانی(+)pET28a انجام شد. پس از تأیید همسان سازی ژن مورد نظر، بیان نوترکیب پروتئین SEB با استفاده از القاءگر مصنوعی IPTG و همچنین تخلیص تحت شرایط طبیعی(غیردناتوره) با کمک ستون کروماتوگرافی نیکل(Ni-NTA) صورت پذیرفت. آنالیز وسترن بلات نیز برای تأیید پروتئین SEB انجام شد.
یافته­ ها: شاخص سازگاری کدون(CAI) مربوط به ژن طبیعی 68/0 بود، درحالی که این شاخص برای ژن بهینه سازی شده به 82/0رسید. درصد کدون­های با شیوع بالا در توالی بهینه شده به 57 درصد افزایش یافت. هضم آنزیمی صحت همسانه سازی ژن seb در وکتور (+)pET28a را تائید کرد. نتایج نشان داد که همسانه سازی ژن seb درون وکتور (+)pET28a در یک جایگاه مناسب بین محل­های مورد انتظار اثر آنزیم­های برشی انجام شده بود. همچنین ژن seb بعد از القاء با IPTG بیان خوب و قابل توجهی داشت. میزان پروتئین بیان شده برای هر لیتر از محیط کشت حدود 22 میلی­گرم بود. وسترن بلاتینگ، واکنش پروتئین نوترکیب با آنتی بادی ضد هیستیدین را نشان داد.
نتیجه­ گیری: سازه نوترکیب پایدار محتوی ژن seb تولید گردید که بیان نوترکیب قابل توجهی از پروتئین را نشان داد. بنابراین پروتئین SEB را می توان در مطالعات آینده برای بررسی میزان ایمن سازی علیه سم SEB مورد بررسی قرار داد.

کلیدواژه‌ها


1-Tavakoli H, Jodaei A, Imani Fa, Sarshar M, Rafati H, Asadi Bab. Common Types Of Staphylococcus Aureus Enterotoxin In Meaty Foods. 2013

2-Rahimi F, Bouzari M, Katouli M, Pourshafie MR. Antibiotic resistance pattern of methicillin resistant and methicillin sensitive Staphylococcus aureus isolates in Tehran, Iran. Jundishapur Journal of Microbiology. 2013;6(2):.9-144.

3-Norouzi J, Goudarzi G, Pakzad P, Razavipour R. The isolation and detection of Staphylococcus aureus enterotoxins AE and TSST-1 genes from different sources by PCR method. Qom University of Medical Sciences Journal. 2012;6(3):.85-78.

4-F. E.  Non-Lethal biological toxins. IHU University of Conference of limited review by emphasizing the Non-Lethal biological threats. 2013:.16-1.

5-Tseng J, Komisar JL, Trout RN, Hunt RE, Chen J, Johnson AJ, et al. Humoral immunity to aerosolized staphylococcal enterotoxin B (SEB), a superantigen, in monkeys vaccinated with SEB toxoid-containing microspheres. Infection and immunity. 1995;63(8):.5-2880.

6-Lowell GH, Colleton C, Frost D, Kaminski RW, Hughes M, Hatch J, et al. Immunogenicity and efficacy against lethal aerosol staphylococcal enterotoxin B challenge in monkeys by intramuscular and respiratory delivery of proteosome-toxoid vaccines. Infection and immunity. 1996;64(11):.93-4686.

7-Stiles BG, Garza AR, Ulrich RG, Boles JW. Mucosal vaccination with recombinantly attenuated staphylococcal enterotoxin B and protection in a murine model. Infection and immunity.2001;69(4):.6-2031.

8-LeClaire RD, Hunt RE, Bavari S. Protection against bacterial superantigen staphylococcal enterotoxin B by passive vaccination. Infection and immunity.2002;70(5):.81-2278.

9-Coffman JD, Zhu J, Roach JM, Bavari S, Ulrich RG, Giardina SL. Production and purification of a recombinant staphylococcal enterotoxin B vaccine candidate expressed in Escherichia coli. Protein expression and purification. 2002;24(2):.12-302.

10-Inskeep TK, Stahl C, Odle J, Oakes J, Hudson L, Bost KL, et al. Oral vaccine formulations stimulate mucosal and systemic antibody responses against staphylococcal enterotoxin B in a piglet model. Clinical and Vaccine Immunology.2010;17(8):.9-1163.

11-Hudson LC, Seabolt BS, Odle J, Bost KL, Stahl CH, Piller KJ. Sublethal staphylococcal enterotoxin B challenge model in pigs to evaluate protection following immunization with a soybean-derived vaccine. Clinical and Vaccine Immunology.2013;20(1):.32-24.

12-Rödström KE, Elbing K, Lindkvist-Petersson K. Structure of the Superantigen Staphylococcal Enterotoxin B in Complex with TCR and Peptide–MHC Demonstrates Absence of TCR–Peptide Contacts. The Journal of Immunology. 2014;193(4):.2004-1998.

13-Stothard P. The sequence manipulation suite: JavaScript programs for analyzing and formatting protein and DNA sequences. 2000.

14-Vincze T, Posfai J, Roberts RJ. NEBcutter: a program to cleave DNA with restriction enzymes. Nucleic acids research. 2003;31(13):.91-3688.

15-Sambrook J. Russell DW: Molecular cloning: a laboratory manual. 2001. CSHL, New York3.

16-Bakhshi M, Ebrahimi F, Zargan J, Nazarian S, Sheikhzade V. Cloning and Recombinant Expression of EspA as a Virulence Factor of E. coli O157: H7. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences. 2014;24(117):.20-12.

17-Bollag DM, Edelstein SJ, Rozycki MD. Proteins methods1996.

18-Rapley R. The nucleic acid protocols handbook: Springer Science & Business Media; 2000.

19-Daniel M, Rozycki M, Edelstein S. Affinity chromatography. Protein methods New York: Wiley-Liss. 1996.

20-dos Reis RS, Horn F. Enteropathogenic Escherichia coli, Samonella, Shigella and Yersinia: cellular aspects of host-bacteria interactions in enteric diseases. Gut pathogens. 2010;2(1):.8.

21-Nazarian S, Gargari SLM, Rasooli I, Hasannia S, Pirooznia N. A PLGA-encapsulated chimeric protein protects against adherence and toxicity of enterotoxigenic Escherichia coli. Microbiological research. 2014;169(30-2):.12-205.

22-Nazarian S, Gargari SLM, Rasooli I, Amani J, Bagheri S, Alerasool M. An in silico chimeric multi subunit vaccine targeting virulence factors of enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) with its bacterial inbuilt adjuvant. Journal of microbiological methods. 2012;90(1):.45-36.

23-Demain AL, Vaishnav P. Production of recombinant proteins by microbes and higher organisms. Biotechnology advances. 2009;27(3):.306-297.

24-Pinchuk IV, Beswick EJ, Reyes VE. Staphylococcal enterotoxins. Toxins. 2010;2(8):.97-2177.

25-Baneyx F. Recombinant protein expression in Escherichia coli. Current opinion in biotechnology. 1999;10(5):.21-411.