بررسی مولکولی و همسان سازی ژن متيونيناز از باسیلوس های هالوفیل در سلول مستعد جهت استفاده در صنعت
محورهای موضوعی : میکروبیولوژی
فروغ سهی راد
1
,
منصور بیات
2
*
,
محدثه لاری پور
3
1 - 1ـ دانش آموخته کارشناسی ارشد ميكروبيولوژي صنعتي, گروه زیست شناسی, دانشكده علوم پايه و فناوري هاي نوين, دانشگاه آزاد اسلامي, تهران, ایران
2 - استاد قارچ شناسی دامپزشکی, گروه پاتوبیولوژی, دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات, تهران, ایران
3 - دانشیار قارچ شناسی پزشکی,گروه میکروبیولوژی, دانشکده علوم زیستی, دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال, تهران, ایران
کلید واژه: متیونیناز , باسیلوس, همسان سازي, مولکولی, هالوفیل, PCR,
چکیده مقاله :
متیونیناز آنزيمي است که در زمینه ی داروسازی به ویژه کانسرتراپی بسيار مورد مطالعه قرار گرفته است. باسیلوس های هالوفیلیک گروهي از باکتری های گرم مثبتی هستند که در محیط نمکی زندگی می کنند. این ارگانیسم ها مخازن بالقوه آنزیم هایی هستند که به وفور در صنایع مختلف کاربرد دارند. از این رو هدف این مطالعه بررسی مولکولی و همسان سازی ژن متیونیناز از باسیلوس های هالوفیل در سلول مستعد جهت استفاده در صنعت می باشد. سویه های جنس باسیلوس از مجموع 20 نمونه آب شور از بندرعباس-خليج فارس جداسازی و تعیین هویت شدند و سپس با روش PCRّ، ژن متیونیناز از این باسیلوس ها جدا گردید. قطعه تکثیر یافته توسط روش TA کلونینگ به وکتور انتقالی pTG19 وارد شد. در مرحله بعد وکتور نوترکیب به اشرشیا اوریگامی استاندارد ترانسفورم شد از 12 سویه باسیلوس جدا شده تنها 2 سویه واجد ژن متیونیناز بود. به منظور تعیین هویت مولکولی جنس باسیلوس حامل ژن متیونیناز از پرایمر خانه دار استفاده گردید. در نهایت با سکانس محصول PCR بیان ژن متيونيناز در باکتری اشریشیاکلی اوريگامي تایید شد. بیان آنزیم متيونيناز با استفاده از روش real-time PCR ارزیابی شد. در نتیجه این پژوهش موفق به پیدا کردن باسیلوس های هالوفیل بومی مولد آنزیم متیونیناز شده و ژن آن با موفقیت از باکتری باسیلوس سوبتليس به باکتری اشرشیا اوریگامی به منظور بازدهی تولید بالا، وارد گردید که طبق نتایج، بهینه دمایی فعالیت آنزیم در دمای 37 درجه بود.
Methioninase is an enzyme that has been widely studied in the field of pharmacy, especially cancer therapy. Halophilic bacillus are a group of gram-positive bacteria that live in saline environments. These organisms are potential reservoirs of enzymes that are widely used in industries. Therefore, the aim is molecular investigation and coloning of the methioninase gene from halophilic bacilli is in the susceptible cell for use in industry. Bacillus strains were isolated and identified from a total of 20 saline water samples in persian gulf-bandarabbas, and then the methioninase gene was isolated from the bacilli by PCR method. The amplified fragment was inserted into the the pTG19 transfer vector by TA cloning method. In the next step, the recombinant vector was transformed into E.coli uragami. The expression level of pectinase enzyme was evaluated using real-time PCR method. Out of 12 Bacillus strains isolated, only 2 strains had methioninase gene. In order to determine the molecular identity of the Bacillus genus carrying the methioninase gene, housekeeping primers were used. Finally, the expression of methioninase gene in Escherichia coli Oragami bacteria was confirmed by PCR product sequence. As a result of this research, it was possible to find local halophilic bacilli producing methioninase enzyme and its gene was successfully transferred from Bacillus bacterium to E.coli bacterium for high production efficiency. According to the results, the optimal temperature of enzyme activity is at It was 37 degrees.
1. Abozeid, A.A., 2023. Short review on microbial L-methioninase and its applications. Bulletin of Faculty of Science, Zagazig University, 20 (4), pp.107-139.
2. Aledo, J.C., 2019. Methionine in proteins: The Cinderella of the proteinogenic amino acids. Protein Science, 28(10), pp.1785-1796.
3. Alshehri, W.A., 2020. Bacterium Hafnia alvei secretes L-methioninase enzyme: Optimization of the enzyme secretion conditions. Saudi journal of biological sciences, 27(5), pp.1222-1227.
4. Alzahrani, K.J., 2021. Microbiome studies from Saudi Arabia over the last 10 years: achievements, gaps, and future directions. Microorganisms, 9(10), p.2021.
5. Azizi, E., FARAHMAND, M. and Shahhosseini, M.H., 2018. Isolation and Identification of extremophiles producing anticancer L-glutaminase and L-Methioninas enzymes from Yale Gonbad hot spring in Qazvin, Iran.
6. Bandaru, N., Noor, S.M., Kammili, M.L., Bonthu, M.G., Gayatri, A.P. and Kumar, P.K., 2025. Methionine restriction for cancer therapy: From preclinical studies to clinical trials. Cancer Pathogenesis and Therapy.
7. Bernasocchi, T. and Mostoslavsky, R., 2024. Subcellular one carbon metabolism in cancer, aging and epigenetics. Frontiers in epigenetics and epigenomics, 2, p.1451971.
8. Bray, F., Laversanne, M., Weiderpass, E. and Soerjomataram, I., 2021. The ever‐increasing importance of cancer as a leading cause of premature death worldwide. Cancer, 127(16), pp.3029-3030.
9. George, S. and Narayanan, D.P., 2025. Biocatalytic Properties of Mangrove Microbiome. In Mangrove Microbiome: Diversity and Bioprospecting (pp. 297-308). Singapore: Springer Nature Singapore.
10. Ghalehno, A.D., Ghavidel-Aliabadi, M., Shahmohamadi, Z., Mehrshad, M., Amoozegar, M.A. and Danesh, A., 2018. Isolation and Discovery of New Antimicrobial-agent Producer Strains Using Antibacterial Screening of Halophilic Gram-positive Endospore-forming Bacteria Isolated from Saline Lakes of Iran. Arak. Med. Univ. J, 20, pp.10-23.
11. Javia, B.M., Gadhvi, M.S., Vyas, S.J., Ghelani, A., Wirajana, N. and Dudhagara, D.R., 2024. A review on L-methioninase in cancer therapy: Precision targeting, advancements and diverse applications for a promising future. International Journal of Biological Macromolecules, 265, p.130997.
12. Kaiser, P., 2020. Methionine dependence of cancer. Biomolecules, 10(4), p.568.
13. Kavya, D. and Nadumane, V.K., 2020. Identification of highest L-Methioninase enzyme producers among soil microbial isolates, with potential antioxidant and anticancer properties.
14. Kharayat, B. and Singh, P., 2018. Statistical optimization of reaction condition of L-methioninase from Bacillus subtilis. Research Reports, 2(2018), pp.1-9.
15. Lauinger, L. and Kaiser, P., 2021. Sensing and signaling of methionine metabolism. Metabolites, 11(2), p.83.
16. Ma, C., Xu, A., Zuo, L., Li, Q., Fan, F., Hu, Y. and Sun, C., 2025. Methionine Dependency and Restriction in Cancer: Exploring the Pathogenic Function and Therapeutic Potential. Pharmaceuticals, 18(5), p.640.
17. Mohkam, M., Taleban, Y., Golkar, N., Berenjian, A., Dehshahri, A., Mobasher, M.A. and Ghasemi, Y., 2020. Isolation and identification of novel L-methioninase producing bacteria and optimization of its production by experimental design method. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 26, p.101566.
18. Navik, U., Sheth, V.G., Khurana, A., Jawalekar, S.S., Allawadhi, P., Gaddam, R.R., Bhatti, J.S. and Tikoo, K., 2021. Methionine as a double-edged sword in health and disease: Current perspective and future challenges. Ageing research reviews, 72, p.101500.
19. Navik, U., Sheth, V.G., Khurana, A., Jawalekar, S.S., Allawadhi, P., Gaddam, R.R., Bhatti, J.S. and Tikoo, K., 2021. Methionine as a double-edged sword in health and disease: Current perspective and future challenges. Ageing research reviews, 72, p.101500.