بررسی خصوصات ژنوتیپی آنزیم هیستامیناز گیاه خلر (Lathyrus sativus) در راستای اهداف درمانی و تشخیصی

نوع مقاله: بیماری ها

نویسندگان

1 بخش پاتوبیولوژی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

2 بخش علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

3 بخش زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

هیستامین یک آمین زیستی است که در بیماری‌های مختلف مانند رینیت آلرژیک، التهاب ­ملتحمه، کهیر و درماتیت آتوپیک و هم ­چنین در ایجاد بیماری‌های  آنافیلاکسی قلبی و آسم‌های آلرژیک نقش دارد. گیاهان دارویی از دیر باز در درمان بیماری‌های مختلف استفاده ‌شده‌ اند. به ­دلیل کاربردهای وسیع آنزیم هیستامیناز در درمان بیماری‌ های با منشا هیستامین در انسان و دام، در این مطالعه شناسایی و هم­سان­ سازی ژن آنزیم هیستامیناز (DAO) از گیاه خُلر (Lathyrus sativus) بومی صورت گرفت. به این منظور استخراج mRNA از جوانه خلر بومی استان فارس و به­ دنبال آن سنتز cDNA به ­منظور تکثیر ژن هیستامیناز با پرایمرهای طراحی شده انجام شد، سپس همسان­ سازی ژن پس از برش آنزیمی در ژن و وکتور pQE-80L انجام گردید، در نهایت انتقال وکتور نوترکیب به باکتری Escherichia coli سویه‌ XL1-Blue صورت گرفت. صحت کلونینگ نیز با هضم آنزیمی و توالی­ یابی تایید شد. پس از توالی ­یابی نوکلئوتیدی، ترادف mRNA ژن مربوط به طول 1995جفت باز در بانک ژن امریکا به شماره دسترسی KR063661 ثبت گردید، توالی پروتئینی آن نیز در بانک ژن به شماره ALE71304  ثبت شد. ارزیابی ساختار سه بعدی آنزیم هیستامیناز بومی و مطالعه فیلوژنتیک آن نیز براساس ترادف‌های شناخته شده در این مطالعه انجام گرفت که نشان‌ دهنده بیش ترین شباهت ژنتیکی (94 %) و پروتئینی (% 96) به گونه‌ نخود (Pisium sativum) است. پلاسمید نوترکیب تولید شده در آینده می‌ تواند در سیستم‌های بیانی استفاده شود و منجر به تولید انبوه آنزیم برای استفاده از خصوصیات درمانی این آنزیم منحصر به ­فرد گردد.

کلیدواژه‌ها


  1. Alirezaei, M.; Delfan, B.; Dezfoulian, O.; Kheradmand, A.; Divekan, H.; Rashidipour, M. and Khonsari, A., 2014. The plant histaminase: a promising enzyme with antioxidant properties versus histamine release in isoprenaline-induced myocardial infarction in rats. Journal of physiology and biochemistry. Vol. 70, No. 3, pp: 837-847.
  2. Alonso-Lomillo, M.A.; Domínguez-Renedo, O.; Matos, P. and Arcos-Martínez, M.J., 2010. Disposable biosensors for determination of biogenic amines. Analytica chimica acta. Vol. 665, No. 1, pp: 26-31.
  3. Bachrach, U., 2018. Copper amine oxidases and amines as regulators of cellular processes. in Structure and Functions of Amine Oxidases; CRC Press. pp: 19-34.
  4. Biji, K.; Ravishankar, C.; Venkateswarlu, R.; Mohan, C. and Gopal, T.S., 2016. Biogenic amines in seafood: a review. Journal of food science and technology. Vol. 53, No. 5, pp: 2210-2218.
  5. Brazeau, B.J.; Johnson, B.J. and Wilmot, C.M., 2004. Copper-containing amine oxidases. Biogenesis and catalysis; a structural perspective. Archives of biochemistry and biophysics. Vol. 428, No. 1, pp: 22-31.
  6. Çakmaz, R.; Büyükaşık, O.; Kahramansoy, N.; Erkol, H.; Çöl, C.; Boran, Ç. and Buğdaycı, G., 2013. A combination of plasma DAO and citrulline levels as a potential marker for acute mesenteric ischemia. Libyan Journal of Medicine. Vol. 8, No. 1, pp: 20596.
  7. Chand, G. and Singh, P., 2016. Possible retrieval of organochorine induced renal toxicity in fish by aqueous root extract of withania somnifera. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. Vol. 7, pp: 6.
  8. Federico, R.; Cona, A.; Caliceti, P. and Veronese, F.M., 2006. Histaminase PEGylation: preparation and characterization of a new bioconjugate for therapeutic application. Journal of controlled release. Vol. 115, No. 2, pp: 168-174.
  9. Koyanagi, T.; Matsumura, K.; Kurda, S.i. and Tanizawa, K., 2000. Molecular cloning and heterologous expression of pea seedling copper amine oxidase. Bioscience, biotechnology, and biochemistry. Vol. 64, No. 4, pp: 717-722.
  10. Kumar, V.; Dooley, D.M.; Freeman, H.C.; Guss, J.M.; Harvey, I.; McGuirl, M.A.; Wilce, M.C. and Zubak, V.M., 1996. Crystal structure of a eukaryotic (pea seedling) copper-containing amine oxidase at 2.2 A resolution. Structure. Vol. 4, No. 8, pp: 943-55.
  11. Kung, H.F.; Tsai, Y.H.; Chang, S.C. and Hong, T.Y., 2012. Biogenic amine content, histamine-forming bacteria, and adulteration of pork in tuna sausage products. Journal of food protection. Vol. 75, No. 10, pp: 1814-1822.
  12. Kusche, J.; Stahlknecht, C.-D.; Lorenz, W.; Reichert, G. and Richter, H., 1977. Diamine oxidase activity and histamine release in dogs following acute mesenteric artery occlusion. Agents and actions. Vol. 7, No. 1, pp: 81-84.
  13. Maintz, L.; Schwarzer, V.; Bieber, T.; van der Ven, K. and Novak, N., 2008. Effects of histamine and diamine oxidase activities on pregnancy: a critical review. Human reproduction update. Vol. 14, No. 5, pp: 485-495.
  14. Manzotti, G.; Breda, D.; Di Gioacchino, M. and Burastero, S., 2016. Serum diamine oxidase activity in patients with histamine intolerance. International journal of immunopathology and pharmacology. Vol. 29, No. 1, pp: 105-111.
  15. Masini, E.; Vannacci, A.; Marzocca, C.; Mannaioni, P.F.; Befani, O.; Federico, R.; Toma, A. and Mondovı, B., 2002. A plant histaminase modulates cardiac anaphylactic response in guinea pig. Biochemical and biophysical research communications. Vol. 296, No. 4, pp: 840-846.
  16. Masini, E.; Pierpaoli, S.; Marzocca, C.; Mannaioni, P.F.; Pietrangeli, P.; Mateescu, M.A.; Zelli, M.; Federico, R. and Mondovı̀, B., 2003. Protective effects of a plant histaminase in myocardial ischaemia and reperfusion injury in vivo. Biochemical and biophysical research communications. Vol. 309, No. 2, pp: 432-439.
  17. Masini, E.; Vannacci, A.; Giannini, L.; Befani, O.; Nistri, S.; Mateescu, M.A.; Mannaioni, P.F.; Mondovì, B. and Federico, R., 2004. Effect of a plant histaminase on asthmalike reaction induced by inhaled antigen in sensitized guinea pig. European journal of pharmacology. Vol. 502,
    No. 3, pp: 253-264.
  18. Masini, E.; Bani, D.; Marzocca, C.; Mateescu, M.A.; Mannaioni, P.F.; Federico, R. and Mondovì, B., 2007. Pea seedling histaminase as a novel therapeutic approach to anaphylactic and inflammatory disorders. The Scientific World Journal. Vol. 7, pp: 888-902.
  19. Petersen, J.; Raithel, M. and Schwelberger, H., 2002. Histamine N-methyltransferase and diamine oxidase gene polymorphisms in patients with inflammatory and neoplastic intestinal diseases. Inflammation Research. Vol. 51, pp: S91-S92.
  20. Pini, A.; Veglia, E. and Rosa, A.C., 2017. Histamine and the Kidney: In Vivo Animal Models; in Histamine Receptors as Drug Targets. Springer. pp: 309-352.
  21. Rosini, E.; Nossa, S.; Valentino, M.; D’Arrigo, P.; Marinesco, S. and Pollegioni, L., 2012. Expression of rat diamine oxidase in escherichia coli. Journal of Molecular Catalysis. Vol. 82, pp: 115-120.
  22. Rosini, E.; Tonin, F.; Vasylieva, N.; Marinesco, S. and Pollegioni, L., 2014. Evolution of histamine oxidase activity for biotechnological applications. Applied microbiology and biotechnology. Vol. 98, No. 2, pp: 739-748.
  23. Schwelberger, H.G.; Feurle, J. and Ahrens, F., 2013. Characterization of diamine oxidase from human seminal plasma. Journal of Neural Transmission. Vol. 120, No. 6, pp: 983-986.
  24. Sun, J.; Morita, H.; Chen, G.; Noguchi, H. and Abe, I., 2012. Molecular cloning and characterization of copper amine oxidase from huperzia serrata. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters. Vol. 22, pp: 5784-5790.
  25. Tanizawa, K.; Matsunami, H. and Yamaguchi, H., 2000. Mechanism of Topa Quinone Biogenesis in Copper Amine Oxidase Studied by Site-Directed Mutagenesis and X-Ray Crystallography. in Biochemistry and Molecular Biology of Vitamin B6 and PQQ-dependent Proteins. Springer. pp: 67-70.
  26. Wimmerova, M. and Macholan, L., 1999. Sensitive amperometric biosensor for the determination of biogenic and synthetic amines using pea seedlings amine oxidase: a novel approach for enzyme immobilisation. Biosensors and Bioelectronics. Vol. 14, pp: 695-702.
  27. Wolvekamp, M.C. and de Bruin, R.W., 1994. Diamine oxidase: an overview of historical, biochemical and functional aspects. Digestive Disease Journal. Vol. 12, No. 1, pp: 2-14.