بررسی مولکولی رونوشت mRNA ژن کد کننده نوروتوکسین¬ مؤثر بر کانال سدیمی موجود در سم عقرب مزوبوتوس اپئوس در منطقه جنوب غرب ایران
محورهای موضوعی : نشانگر های زیستی پلاسما
روژین اسدیان
1
,
عبدالحسن دولاح
2
*
1 - گروه زیست شناسی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - گروه زیست شناسی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
کلید واژه: زهر عقرب, کلونینگ, نوروتوکسین کانال سدیمی, Mesobuthus eupeus,
چکیده مقاله :
چکیده زمینه و هدف: پپتیدهای موجود در زهر عقرب به دلیل ویژگی‌های سمیتی و دارویی که دارند مورد توجه محققین قرار دارند. این مطالعه با هدف بررسی مولکولی، تعیین توالی، ویژگی‌های فیلوژنتیک و کلونینگ ژن کد کننده نوروتوکسین مؤثر بر کانال سدیمی در سم عقرب مزوبوتوس اپئوس انجام پذیرفت. مواد و روش‌ها: عقرب¬های مورد مطالعه طی عملیات گشت شبانه از استان خوزستان، حومه شهرستان اهواز صید گردیدند. استخراج RNA از بافت تلسون عقرب انجام شد. پس از سنتز cDNA، قطعه اولیه با استفاده از پرایمرهای دژنره تکثیر شد و توالی آن تعیین گردید. در ادامه، پرایمرهای اختصاصی بر اساس توالی به دست آمده طراحی شدند و تکثیر ژن مذکور مجدداً انجام پذیرفت. در ادامه، ژن تکثیر شده با استفاده از وکتور pTG19-T در باکتری پذیرا شده E. coli DH5-α کلون شد. پس از غربالگری کلنی‌های ترانسفورم شده، DNA پلاسمیدی استخراج شد و جهت توالی یابی ژن مذکور اقدام شد. نتایج: مطالعات بیوانفورماتیک نشان داد که پپتید مذکور دارای توالی‌های حفاظت شده مشابه نوروتوکسین پپتیدی مؤثر بر کانال سدیمی در عقرب M. eupeus است که تائید کننده ماهیت این پپتید است. نتیجه گیری: علاوه بر تعیین توالی و ویژگی‌های مولکولی و فیلوژنتیک، در این مطالعه ژن پپتید مذکور به خوبی در باکتری E. coli DH5-α کلون شد که می‌تواند برای مطالعات داروشناسی و پزشکی آتی بر روی این توکسین مورد استفاده قرار گیرد.
Abstract Background and aim: Peptides in scorpion venom are of interest to researchers due to their toxic and medicinal properties. This study was carried out with the aim of molecular investigation, sequencing, phylogenetic characterization and cloning of the gene encoding the neurotoxin effective on the sodium channel in the venom of the scorpion Mesobutus eupeus. Materials and Methods: The studied scorpions were caught during a night patrol operation from Khuzestan province, Ahvaz city. RNA samples were extracted from scorpion telson tissue. After cDNA synthesis, the initial fragment was amplified using degenerated primers and the amplicon was sequenced. Next, specific primers were designed based on the obtained sequence and the amplification of the gene was done. The amplified gene was cloned using the pTG19-T vector in the competent E. coli DH5-α host bacterium. After screening the transformed colonies, plasmid DNA was extracted and the gene was sequenced. Results: Bioinformatic studies showed that the peptide has conserved sequences similar to the peptide neurotoxin effective on the sodium channel in the scorpion M. eupeus, which confirms the nature of this peptide. Conclusions: In addition to determining the sequence and molecular and phylogenetic characteristics, in this study the mentioned peptide gene was cloned in E. coli DH5-α, which can be used for future pharmacological and medical studies on this toxin.
1-Roy A, Bharadvaja N. Venom-derived bioactive compounds as potential anticancer agents: a review. International Journal of Peptide Research and Therapeutics. 2021 Mar; 27:129-47. https://doi.org/10.1007/s10989-020-10073-z
2- Mansouri NJ, Akbarzadeh K, Jahanifard E, Vazirianzadeh B, Rafinejad J. Species diversity and abundance of scorpions in Ahvaz city, Southwest Iran. Biodiversitas Journal of Biological Diversity. 2021; 22(2).
3- Feola A, Perrone MA, Piscopo A, Casella F, Della Pietra B, Di Mizio G. Autopsy findings in case of fatal scorpion sting: a systematic review of the literature. InHealthcare 2020; 8(3): 325. https://doi.org/10.3390/healthcare8030325
4- Daoudi K, Malosse C, Lafnoune A, Darkaoui B, Chakir S, Sabatier JM, Chamot‐Rooke J, Cadi R, Oukkache N. Mass spectrometry‐based top‐down and bottom‐up approaches for proteomic analysis of the Moroccan Buthus occitanus scorpion venom. FEBS Open Bio. 2021 Jul;11(7):1867-92. https://doi.org/10.1002/2211-5463.13143
5- Mendes LC, Viana GM, Nencioni AL, Pimenta DC, Beraldo-Neto E. Scorpion peptides and ion channels: an insightful review of mechanisms and drug development. Toxins. 2023 Mar 24;15(4):238. https://doi.org/10.3390/toxins15040238
6- Tobassum S, Tahir HM, Arshad M, Zahid MT, Ali S, Ahsan MM. Nature and applications of scorpion venom: an overview. Toxin Rev. 2020; 39(3):214-25. https://doi.org/10.1080/15569543.2018.1530681
7- Kazemi SM, Sabatier JM. Venoms of Iranian scorpions (Arachnida, Scorpiones) and their potential for drug discovery. Molecules. 2019;24(14):2670.
8- Chung CT, Niemela SL, Miller RH. One-step preparation of competent Escherichia coli: transformation and storage of bacterial cells in the same solution. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1989 Apr;86(7):2172-5.
9- Bayatzadeh MA, Zare Mirakabadi A, Babaei N, Doulah A, Doosti A. Expression and purification of recombinant alpha-toxin AnCra1 from the scorpion Androctonus crassicauda and its functional characterization on mammalian sodium channels. Mol Biol Rep. 2021; 48(9):6303-12. https://doi.org/10.1007/s11033-021-06624-2
10- Bouhaouala-Zahar B, Ducancel F, Zenouaki I, Ben Khalifa R, Borchani L, Pelhate M, Boulain JC, El Ayeb M, Ménez A, Karoui H. A recombinant insect-specific alpha-toxin of Buthus occitanus tunetanus scorpion confers protection against homologous mammal toxins. Eur. J. Biochem. 1996;238(3).
11- Jalali A, Baradaran M, Galehdari H, Ghoncheh P, Soorki MN. Analysis of Some Putative Novel Peptides from Iranian Scorpion Venom Glands, Hemiscorpius lepturus, Using cDNA Library Construction. Jundishapur Journal of Natural Pharmaceutical Products. 2023;18(1).
12- Mohammadpour Dounighi N, Eskandari R, Avadi MR, Zolfagharian H, Mir Mohammad Sadeghi A, Rezayat M. Preparation and in vitro characterization of chitosan nanoparticles containing Mesobuthus eupeus scorpion venom as an antigen delivery system. Journal of Venomous Animals and Toxins Including Tropical Diseases. 2012;18:44-52. https://doi.org/10.1590/S1678-91992012000100006
13- Bosmans F, Tytgat J. Voltage-gated sodium channel modulation by scorpion α-toxins. Toxicon. 2007; 49(2):142-58. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2006.09.023
14- Quintero-Hernández V, Jiménez-Vargas JM, Gurrola GB, Valdivia HH, Possani L. Scorpion venom components that affect ion-channels function. Toxicon. 2013; 76:328-42.
15- Niya FH, Nassiri MT, Jolodar A, Roshanfekr H. Amplification and molecular identification of cDNA sequence coding for a peptide toxin from the venomous gland of the Khuzestan province scorpion Mesobuthus eupeus. 2016.
16- Baradaran M, Jalali A, Naderi-Soorki M, Jokar M, Galehdari H. First transcriptome analysis of Iranian scorpion, Mesobuthus eupeus venom gland. Iranian Journal of Pharmaceutical Research: IJPR. 2018; 17(4):1488.
17- Bayatzadeh MA, Mirakabadi AZ, Babaei N, Doulah AH, Doosti A. Characterization, molecular modeling and phylogenetic analysis of a long mammalian neurotoxin from the venom of the Iranian scorpion Androctonus crassicauda. Biologia. 2020; 75(7):1029-41. https://doi.org/10.2478/s11756-019-00400-1