بررسي اثر ضد باكتريايي پروتئين و پپتيدهاي زيست‌فعال آلفاs1 كازئين شير بر باكتري‌هاي مولد ورم‌پستان درگونه‌هاي مختلف پستانداران به روش داكينگ مولكولي

Antibacterial Effect of protein and Bioactive Peptides of Alpha S1-Casein, on bacterial mastitis in Different Species of Mammals with Docking Method

سابقه و هدف: به‌طوركلي عوامل ايجادكننده‌ي ورم پستان به دو دسته‌ي عوامل واگيردار (نظير: استافيلوكوكوس اورئوس) و عوامل محيطي نظير (اشرشياكلاي) تقسيم‌بندي مي‌‌شود. راه رايج درمان اين بيماري استفاده از آنتي بيوتيك هاست كه مي‌تواند موجب بروز مشكلاتي مرتبط با سلامت انسان شود. پپتيدهايي كه در محيط آزمايشگاهي يا در موجودات زنده از هضم ناقص پروتئين ها ايجاد و داراي عملكرد زيستي خاص باشند را اصطلاحا پپتيدهاي زيست فعال ناميده مي‌شوند. كازئين حاوي پپتيدهاي ضد باكتريايي به نام ايزراكيدين مي‌باشد كه از طريق تخريب غشاي سلولي يا غشاي ميتوكندري باعث نابودي سلول‌هاي باكتريايي مي‌شود. هدف از انجام اين پژوهش، شناسائي پروتئين و پپتيدهاي زيست فعال ضدباكتريائي پروتئين آلفا s1 كازئين در هشت گونه مختلف از پستانداران و مقايسه خاصيت ضدباكتريائي اين پپتيد ها در اين هشت گونه از پستاندران در مقابله با دو باكتر مهم مولد ورم پستان استافيلوكوكوس اورئوس و اشرشياكلاي مي باشد. مواد و روش: ابتدا جمع آوري داده‌هاي ژنومي و پروتئيني براي هشت گونه مختلف پستانداران(گاو، گوسفند، شتر، اسب، انسان، گاو ميش و خوك) از سايت مركز ملي اطلاعات زيست‌فناوري(NCBI) صورت گرفت و پس از آن پيش بيني پپتيدهاي زيست فعال پروتئين آلفا s1 كازئين و ساختار سه بعدي آن ها با كمك نرم افزارهاي آنلاين ACCLUSTERServer ، I-TASSER و GalaxyWEB انجام شد. براي بررسي پايداري پروتئين و پپتيدها در شرايط ديناميكي (شرايط درون سلول) از نرم افزار هاي آنلاين 3Drefine و YASARA استفاده گرديد. در نهايت شبيه سازي برهمكنش(داكينگ) پروتئين‌هاي آلفا s1 كازئين و پپتيدهاي زيست فعال ايزراكيدين با باكتري‌هاي مولد ورم پستان در درون سلول با استفاده از نرم افزار آنلاينClusPro2.0 انجام شد. يافته ها: نتايج آناليز بيوانفورماتيكي برهمكنش مولكولي اين پروتئين و پپتيدهاي زيست فعال آن در هشت گونه مختلف از پستانداران با پروتئين هاي سطحي غشاء دو باكتري مهم مولد ورم پستان نشان مي دهد كه شير "گوسفند و خوك" داراي بالاترين عملكرد در در نابودي باكتري استافيلوكوكوس ، شير "انسان و گاو ميش" نيز بهترين عملكرد در مقابله با باكتري اشرشيا كلاي و جلوگيري از بيماري ماستيت (ورم پستان) را دارا هستند. نتيجه گيري : بنابراين به نظر مي رسد كه مي توان از پپتيدهاي ايزراكيدين به عنوان عامل طبيعي و مواد جايگزين آنتي بيوتيك براي كاهش اثرات مخرب بيماري ورم پستان بر سلامت انسان از طريق امكان انتقال سويه‌هاي باكتريايي مقاوم شده به آنتي‌بيوتيك از دام به انسان و همچنين افزايش كيفيت شير مصرفي (كاهش تعداد سلول‌هاي بدني در شير، افزايش توليد شير و آسيب كمتر به بافت پستاني) استفاده كرد.

Background and objectives: Generally, the causes of mastitis classified into two types of infectious factores ( eg Staphylococcus aureus ) and environmental factors such as ( Escherichia coli ). The common method to treat this disease is to use antibiotics Which can cause problems related to human health. the Peptides created in the laboratory or In living organisms from incomplete digestion of proteins and have a specific biological function called bioactive peptides. Casein contains antibacterial peptides called israchidine, Which by destroying the cell membrane or mitochondria membrane, It causes the destruction of bacterial cells. The purpose of this study, was to identify the protein and bioactive anti-bacterial peptides of alpha-s1 casein in eight different species of mammals and Comparison of the antibacterial properties of these peptides in these eight species of mammals against two major bacteria producing Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Materials and methods:first, genomic and protein data for eight different species of mammals ( cattle , sheep , camels, horses , humans , ewes and pigs ) was collected from the National Center for Bioinformatics Information Center ( NCBI ) an‎d then, The prediction of bioactive peptide alpha s1 casein and its three-dimensional structure was done with the help of the online software ACCLUSTERServer, I-TASSER and Galaxy WEB. In order to evaluate protein and peptide stability under dynamic conditions ( intracellular conditions ), 3Drefine and YASARA software were used. Finally, the simulation of the interaction ( docking ) of alpha-s1 casein and the bioactive peptides of israchidine with mastitis producing bacteria inside the cell was done using ClusPro 2.0 software online. Results : Bioinformatics analysis on The molecular interaction of this protein and its bioactive peptides in eight different species of mammals with surface proteins in the membrane of two major mastitis producing bacteria shows that milk " sheep and pig " has the highest performance in destroying Staphylococcus bacteria , " Human and ewes "also have the best performance against Escherichia coli and prevent mastitis ( mastitis ). Conclusion : Therefore, it seems that israchidine peptides can be used as natural factors and antibiotic substitute materials to reduce the destructive effects of mastitis on human health through the possibility of transferring resistant bacterial strains to antibiotics from livestock to humans and also increase the quality of milk consumed ( reducing the number of body cells in milk , increasing milk production and less damage to Mustache ).