شناسايي ژن‌هاي سيكلوتيد در گونه‌هاي بنفشه و بررسي آثار ضدميكروبي سيكلوتيدهاي استخراج‌شده

The identification of gene coding cyclotide from viola species and investigation of antimicrobial activities of extracted cyclotides

اهداف: سيكلوتيدها خانوادة بزرگي از پپتيدهاي گياهي با فعاليت زيستي و ويژگي‌هاي ساختاري متمايز است كه در خانواده‌هاي گياهي روبياسه‌ها، كوكوربيتاسه‌ها و ويولاسه‌ها بيان مي‌شود. سيكلوتيدها به‌دليل فعاليت‌هاي زيستي متعدد از جمله ضدويروس، ضدباكتري و ضدسرطان، همچنين ساختار منحصربه‌فردي كه پايداري حرارتي و آنزيمي بي‌نظيري به آن‌ بخشيده است، انتخابي مناسبي براي مهندسي پروتئين در كاربردهاي دارويي و كشاورزي است. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش، استخراج ژن‌هاي كدكنندة سيكلوتيدها از چهار نمونه گياه بنفشة V. odorata، V. occulta، V. ignobilis، V. spathulata انجام شد. به‌منظور شناسايي ژنسيكلوتيد، طراحي پرايمر و واكنش زنجيره‌اي پليمراز صورت گرفت. همچنين، آثار ضدميكروبي مجموعة سيكلوتيدها بررسي شد. براي رسيدن به اين هدف از روش جزءگيري و استخراج با فاز جامد استفاده شد. يافته‌ها: حضور ژن‌هاي سيكلوتيد در گونه‌هاي مورد مطالعه به اثبات رسيد. بررسي آثار ضدميكروبي سيكلوتيدها نشان داد كه از ميان باكتري‌هاي بيماري‌زاي انساني استافيلوكوكس اورئوس بيشترين حساسيت را به پپتيدهاي مورد مطالعه دارد و در بين مجموعة باكتري‌ها بيشترين حساسيت مربوط به سوية زانتوموناس اوريزوآ است، چرا كه نقش ذاتي سيكلوتيدها در گياه ميزبان دفاع در مقابل آفات است. نتيجه‌گيري: به ‌طور كلي، به‌نظر مي‌رسد كه احتمالاً مي‌توان از پپتيد سيكلوتيد حاصل از اين‌ گونه‌هاي بنفشه به‌دليل وجود اثر ضدميكروبي در مصارف دارويي استفاده كرد. همچنين، مطالعة توالي سيكلوتيدها نشان مي‌دهد، علي‌رغم وجود اسيد آمينه‌هاي حفاظت‌شده در اكثر سيكلوتيدها، تفاوت عملكرد در آن‌ها به‌دليل تنوع توالي است.

Background and aim:Cyclotides are plant polypeptides characterized by their unique cyclic cysteine knot structural motif. They are present in many plants from the Violaceae, Rubiaceae and Cucurbitaceae families. But they also have variety of biological activities, including anti-HIV, antimicrobial and cytotoxic activities. Because of their exceptional stability, they have attracted interest as a potential starting point material for protein engineering and drug design. Materials and Methods: The aim of this study is identification of genes encoding cyclotides from V. odorata, V. occulta, and V. ignobilis. We also study antimicrobial effect of cyclotides extracted from V. ignobilis. To reach this aim extraction of cyclotide was done by fractionation and solid phase extraction methods. Results: Findings indicate the presence of the cyclotide gene in all three plant species which studied. Examination of antimicrobial effect of partial purified cyclotide, defined S. aureus is the most susceptible bacterium among human pathogenic and X. oryzea is the most susceptible bacterium among all of studied bacteria. Conclusion: In general, it seems that it can be used cyclotide peptide in most of the viola species because of their anti-peptide property in the pharmaceutical industry. Study of cyclotide sequences shows that despite of existence of conserved amino acids in the most of cyclotides, the differences in performance are due to sequence variation.