سال 12، شماره 6 - ( بهمن-اسفند 1397 )
جلد 12 شماره 6 صفحات 431-419 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Hosseini N, Akhavan A, Nowruzi B. Detection and Relation of Polyketide Synthase (PKSs) Genes With Antimicrobial Activity in Terrestrial Cyanobacteria of Lavasan. Iran J Med Microbiol 2019; 12 (6) :419-431
URL: http://ijmm.ir/article-1-860-fa.html
URL: http://ijmm.ir/article-1-860-fa.html
حسینی نگار، اخوان عباس، نوروزی بهاره. شناسایی و ارتباط ژن‌های پلیکتیدسنتاز (PKSs) با فعالیت ضدمیکروبی در سیانوباکتری‌های خاک‌زی لواسان
. مجله میکروب شناسی پزشکی ایران. 1397; 12 (6) :419-431
نگار حسینی1 
، عباس اخوان2 ، بهاره نوروزی 3
، عباس اخوان2 ، بهاره نوروزی 3
1- گروه زیست‌شناسی، دانشکدۀ علوم پایه ، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
2- گروه میکروبیولوژی، دانشکدۀ علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران
3- گروه زیست‌شناسی، دانشکدۀ علوم پایه ، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران ، bahare77biol@gmail.com
2- گروه میکروبیولوژی، دانشکدۀ علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران
3- گروه زیست‌شناسی، دانشکدۀ علوم پایه ، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران ، bahare77biol@gmail.com
چکیده: (7399 مشاهده)
زمینه و هدف: سیانوباکتری‌ها منبع مطلوبی از ترکیبات دارویی جدید هستند. امروزه، بخش عمدۀ متابولیک‌های بیواکتیو جداشده از سیانوباکتری‌ها به‌صورت پلی‌کتیدی، پپتیدهای غیرریبوزومی و یا هیبریدی از این دو هستند. به‌رغم مطالعات وسیعی که تاکنون در زمینۀ پراکنش ژن‌های پلیکتیدسنتاز (PKSs) انجام گرفته، هیچ‌کدام از آنها شامل سیانوباکتری‌های خاک‌زی لواسان نبوده است. به همین دلیل هدف از این مطالعه، ردیابی ژن‌های پلیکتیدسنتاز و بررسی همبستگی حضور این ژن‌ها با سنتز ترکیبات ضدمیکروبی است.
مواد و روش‌کار: شناسایی مورفولوژیکی و مولکولی سویه‌های خاک‌زی بعد از کشت و خالص‌سازی انجام گرفت. به‌منظور آنالیزهای فیلوژنتیک، از تکثیر ژن پلیکتیدسنتاز و رسم درختان فیلوژنتیک استفاده شد. توالی‌های نوکلئوتیدی و پروتئینی در بانک ژن ثبت شدند و درنهایت، به‌منظور نشان‌دادن همبستگی حضور این ژن‌ها با سنتز ترکیبات ضدمیکروبی، آزمایش‌های آنتی‌بیوگرام انجام گرفت.
یافته‌ها: نتایج حاصل از آنالیزهای فیلوژنتیک نشان داد که ژن‌های ۱۶SrRNA و دمین‌های PKS شناسایی‌شده، بیش از ۹۰درصد شباهت را با نزدیک‌ترین سویه‌ها در بانک ژن داشتند. همچنین نتایج حاصل از آزمایش‌های زیستی آنتی‌بیوگرام، الگوهای متفاوت ممانعت را که نشان‌دهندۀ مواد ضدمیکروبی متنوع است، نشان داد.
نتیجه‌گیری: براساس این نتایج، به نظر می‌رسد که تجزیه‌وتحلیل زیستی ژن‌های پلیکتیدسنتاز، ممکن است تکنیک مفیدی برای ارزیابی گونه‌های تولیدکنندۀ محصولات طبیعی و نقش احتمالی این کمپلکس‌های آنزیمی، در بیوسنتز ترکیبت فعال زیستی باشد.
مواد و روش‌کار: شناسایی مورفولوژیکی و مولکولی سویه‌های خاک‌زی بعد از کشت و خالص‌سازی انجام گرفت. به‌منظور آنالیزهای فیلوژنتیک، از تکثیر ژن پلیکتیدسنتاز و رسم درختان فیلوژنتیک استفاده شد. توالی‌های نوکلئوتیدی و پروتئینی در بانک ژن ثبت شدند و درنهایت، به‌منظور نشان‌دادن همبستگی حضور این ژن‌ها با سنتز ترکیبات ضدمیکروبی، آزمایش‌های آنتی‌بیوگرام انجام گرفت.
یافته‌ها: نتایج حاصل از آنالیزهای فیلوژنتیک نشان داد که ژن‌های ۱۶SrRNA و دمین‌های PKS شناسایی‌شده، بیش از ۹۰درصد شباهت را با نزدیک‌ترین سویه‌ها در بانک ژن داشتند. همچنین نتایج حاصل از آزمایش‌های زیستی آنتی‌بیوگرام، الگوهای متفاوت ممانعت را که نشان‌دهندۀ مواد ضدمیکروبی متنوع است، نشان داد.
نتیجه‌گیری: براساس این نتایج، به نظر می‌رسد که تجزیه‌وتحلیل زیستی ژن‌های پلیکتیدسنتاز، ممکن است تکنیک مفیدی برای ارزیابی گونه‌های تولیدکنندۀ محصولات طبیعی و نقش احتمالی این کمپلکس‌های آنزیمی، در بیوسنتز ترکیبت فعال زیستی باشد.
نوع مطالعه: مقاله پژوهشی |
موضوع مقاله:
بیوتکنولوژی میکروبی
دریافت: 1397/5/1 | پذیرش: 1397/11/21 | انتشار الکترونیک: 1398/1/9
دریافت: 1397/5/1 | پذیرش: 1397/11/21 | انتشار الکترونیک: 1398/1/9
فهرست منابع
1. Shih PM, Wu D, Latifi A, Axen SD, Fewer DP, Talla E, Calteau A, Cai F, De Marsac NT, Rippka R, Herdman M. Improving the coverage of the cyanobacterial phylum using diversity-driven genome sequencing. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2013; 110(3): 1053-8. [DOI:10.1073/pnas.1217107110] [PMID] [PMCID]
2. Pancrace C, Gugger M, Calteau A. Genomics of NRPS/PKS Biosynthetic Gene Clusters in Cyanobacteria. Cyanobacteria: Omics and Manipulation. CAISTER ACADEMIC PRESS. 2017; 32: 55-74. [DOI:10.21775/9781910190555.03] [PMCID]
3. Nowruzi B, Fahimi H, Ordodari N, Assareh R. Genetic analysis of polyketide synthase and peptide synthase genes of cyanobacteria as a mining tool for new pharmaceutical compounds. Journal of Pharmaceutical & Health Sciences. 2017; 5(2): 139-50.
4. Rastogi RP, Sinha RP. Biotechnological and industrial significance of cyanobacterial secondary metabolites. Biotechnol Adv. 2009; 27(4): 521-39. [DOI:10.1016/j.biotechadv.2009.04.009] [PMID]
5. Tan LT. Bioactive natural products from marine cyanobacteria for drug discovery. Phytochemistry. 2007; 68(7): 954-79. [DOI:10.1016/j.phytochem.2007.01.012] [PMID]
6. Liu L, Jokela J, Wahlsten M, Nowruzi B, Permi P, Zhang YZ, et al. Nostosins, trypsin inhibitors isolated from the terrestrial cyanobacterium Nostoc sp. strain FSN. Journal of natural products. 2014; 77(8): 1784-90. [DOI:10.1021/np500106w] [PMID]
7. Komárek J, Kaštovský J, Mareš J, Johansen JR. Taxonomic classification of cyanoprokaryotes (cyanobacterial genera) Taxonomic classification of cyanoprokaryotes (cyanobacterial genera) 2014, using a polyphasic approach. Preslia. 2014; 86: 295-33.
8. Maneeruttanarungroj C, Incharoensakdi A. Rapid method for DNA isolation from a tough cell wall green alga Tetraspora sp. CU2551. World J Microbiol Biotechnol. 2016; 32(6):99. [DOI:10.1007/s11274-016-2055-y] [PMID]
9. Ehrenreich IM, Waterbury JB, Webb EA. Distribution and diversity of natural product genes in marine and freshwater cyanobacterial cultures and genomes. Appl Environ Microbiol. 2005; 71(11): 7401-13. [DOI:10.1128/AEM.71.11.7401-7413.2005] [PMID] [PMCID]
10. Nowruzi B, Blanco S, Nejadsattari T. Chemical and Molecular Evidences for the Poisoning of a Duck by Anatoxin-a, Nodularin and Cryptophycin at the Coast of Lake Shoormast (Mazandaran Province, Iran). Int J Algae. 2018; 20(4). [DOI:10.1615/InterJAlgae.v20.i4.30]
11. Espinel-Ingroff A. Standardized disk diffusion method for yeasts. Clin Microbiol Newsl. 2007; 29(13): 97-100. [DOI:10.1016/j.clinmicnews.2007.06.001]
12. Nowruzi B, Khavari-Nejad RA, Sivonen K, Kazemi B, Najafi F, Nejadsattari T. Identification and toxigenic potential of a Nostoc sp. Algae. 2012; 27(4): 303-13. [DOI:10.4490/algae.2012.27.4.303]
13. Khairy HM, El-Kassas HY. Active substance from some blue green algal species used as antimicrobial agents. Afr J Biotechnol. 2010; 9(19): 2789-800.
14. El-Sheekh MM, Dawah AM, El-Rahman AM, El-Adel HM, El-Hay RA. Antimicrobial activity of the cyanobacteriaAnabaena wisconsinense andOscillatoria curviceps against pathogens of fish in aquaculture. Ann Microbiol. 2008; 58(3): 527. [DOI:10.1007/BF03175553]
15. Thillairajasekar K, Duraipandiyan V, Perumal P, Ignacimuthu S. Antimicrobial activity of Trichodesmium erythraeum (Ehr)(microalga) from south East coast of Tamil Nadu, India. Int J Integr Biol. 2009; 5(3): 167-70.
16. Kumar K, Mella-Herrera RA, Golden JW. Cyanobacterial heterocysts. Cold Spring Harbor perspectives in biology. 2010; 2(4): a000315. [DOI:10.1101/cshperspect.a000315] [PMID] [PMCID]
17. Kaushik P, Chauhan A. In vitro antibacterial activity of laboratory grown culture of Spirulina platensis.
19. Nowruzi B, Khavari-Nejad RA, Sivonen K, Kazemi B, Najafi F, Nejadsattari T. Identification and toxigenic potential of a cyanobacterial strain (Stigomena sp.). Progress in Biological Sciences. 2013; 3(1): 79-85.
20. Nowruzi B, Haghighat S, Fahimi H, Mohammadi E. Nostoc cyanobacteria species: A new and rich source of novel bioactive compounds with pharmaceutical potential. J Pharm Health Serv Res. 2018; 9(1): 5-12. [DOI:10.1111/jphs.12202]
21. Asthana RK, Tripathi MK, Srivastava A, Singh AP, Singh SP, Nath G, et al. Isolation and identification of a new antibacterial entity from the Antarctic cyanobacterium Nostoc CCC 537. J Appl Phycol. 2009; 21(1): 81. [DOI:10.1007/s10811-008-9328-2]
22. Abdel‐Raouf N, Ibraheem IB, Abdel‐Tawab S, Naser YA. Antimicrobial and antihyperlipidemic activities of isolated quercetin from Anabaena aequalis 1. J Phycol. 2011; 47(4): 955-62. [DOI:10.1111/j.1529-8817.2011.01020.x] [PMID]
23. Martins RF, Ramos MF, Herfindal L, Sousa JA, Skærven K, Vasconcelos VM. Antimicrobial and cytotoxic assessment of marine cyanobacteria-Synechocystis and Synechococcus. Mar Drugs. 2008; 6(1): 1-11. [DOI:10.3390/md6010001] [PMID] [PMCID]
24. Agger SA, Lopez-Gallego F, Hoye TR, Schmidt-Dannert C. Identification of sesquiterpene synthases from Nostoc punctiforme PCC 73102 and Nostoc sp. strain PCC 7120. J Bacteriol. 2008; 190(18): 6084-96. [DOI:10.1128/JB.00759-08] [PMID] [PMCID]
25. Singh RK, Upadhyay S, Tiwari SP, Rai AK, Mohapatra TM. Screening of cyanobacterial extracts against bacteria causing nosocomial infections. J Pharm Res. 2010; 3(2096): e8.
26. Sethubathi GV, Prabu VA. Antibacterial activity of cyanobacterial species from adirampattinam coast, southeast coast of palk bay. Current Research Journal of Biological Sciences. 2010; 2(1): 24-6.
27. Abedin RM, Taha HM. Antibacterial and antifungal activity of cyanobacteria and green microalgae. Evaluation of medium components by Plackett-Burman design for antimicrobial activity of Spirulina platensis. Global Journal of Biotechnology and Biochemistry. 2008; 3(1): 22-31.
28. Zhao J, Yang N, Zeng R. Phylogenetic analysis of type I polyketide synthase and nonribosomal peptide synthetase genes in Antarctic sediment. Extremophiles. 2008; 12(1): 97-105. [DOI:10.1007/s00792-007-0107-9] [PMID]
29. Humisto A, Jokela J, Liu L, Wahlsten M, Wang H, Permi P, et al. The swinholide biosynthesis gene cluster from a terrestrial cyanobacterium, Nostoc sp. strain UHCC 0450. Appl Environ Microbiol. 2018; 84(3): e02321-17. [DOI:10.1128/AEM.02321-17] [PMID] [PMCID]
30. Roulet J, Taton A, Golden JW, Arabolaza A, Burkart MD, Gramajo H. Development of a cyanobacterial heterologous polyketide production platform. Metabolic engineering. 2018; 49: 94-104. [DOI:10.1016/j.ymben.2018.07.013] [PMID]
31. Dittmann E, Gugger M, Sivonen K, Fewer DP. Natural product biosynthetic diversity and comparative genomics of the cyanobacteria. Trends Microbiol. 2015; 23(10): 642-52. [DOI:10.1016/j.tim.2015.07.008] [PMID]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
