باکتریوسین
| Lactococcin-like family | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| شناسهها | |||||||||
| نماد | Lactococcin | ||||||||
| پیفم | PF04369 | ||||||||
| پیفم clan | CL0400 | ||||||||
| TCDB | 1.C.22 | ||||||||
| OPM superfamily | 141 | ||||||||
| OPM protein | 6gnz | ||||||||
| |||||||||
| Bacteriocin (Lactococcin_972) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| شناسهها | |||||||||
| نماد | Lactococcin_972 | ||||||||
| پیفم | PF09683 | ||||||||
| TCDB | 1.C.37 | ||||||||
| OPM superfamily | 457 | ||||||||
| OPM protein | 2lgn | ||||||||
| |||||||||
باکتریوسینها (به انگلیسی: Bacteriocins) پپتیدها یا پروتئینهای ضد باکتریایی ریبوزومی هستند که توسط باکتریها برای مهار یا نابودی گونههای نزدیک به خود تولید میشوند. این ترکیبات در مقایسه با آنتیبیوتیکهای سنتی، طیف فعالیت محدودتری دارند و به عنوان عوامل زیستی ایمن در صنایع غذایی و پزشکی مورد توجه قرار گرفتهاند.[۱]
تاریخچه
[ویرایش]کشف باکتریوسینها به سال ۱۹۲۵ توسط آندره گراتیا بازمیگردد. او هنگام مطالعه بر روی رقابت بین سویههای اشریشیاکلی، ترکیبی به نام کولیسین را شناسایی کرد که توسط یک سویه علیه سویه دیگر ترشح میشد.[۲] این کشف پایهای برای مطالعات بعدی در زمینه اکولوژی میکروبی و توسعه عوامل ضد باکتریایی شد. در دهه ۱۹۴۰، نیسین به عنوان اولین باکتریوسین تجاری از لاکتوکوکوس جداسازی شد و تأییدیه FDA را در ۱۹۶۹ دریافت کرد.[۳]
طبقهبندی
[ویرایش]باکتریوسینها بر اساس ساختار، مکانیسم عمل و منشأ باکتریایی به چهار گروه اصلی تقسیم میشوند:[۴]
| کلاس | ویژگیهای ساختاری | مثالها | مکانیسم عمل |
|---|---|---|---|
| کلاس I (باکتریوسینهای اصلاحشده پس از ترجمه) |
وزن مولکولی کم (<5 kDa) حاوی حلقههای تیواتر اصلاحات پس از ترجمه |
نیسین سوبتیلین |
اتصال به لیپید II و مهار سنتز دیواره سلولی تشکیل منافذ در غشای سلولی |
| کلاس II (پپتیدهای گرمادوست) |
وزن مولکولی کم (<10 kDa) مقاوم به حرارت بدون اصلاحات پس از ترجمه |
پدوکین PA-1 انتروسین A |
تخریب پتانسیل غشایی ایجاد منافذ در غشا |
| کلاس III (پروتئینهای بزرگ حساس به حرارت) |
وزن مولکولی بالا (>30 kDa) حساس به حرارت ساختار پروتئینی پیچیده |
هلیوستین ۴۲۰ کولیسین V |
تخریب دیواره سلولی تداخل با فرایندهای متابولیک |
| کلاس IV (باکتریوسینهای کمپلکس) |
حاوی اجزای لیپیدی یا کربوهیدراتی ساختار ناهمگن |
لوکوسین A لاکتوسین 27 |
اختلال در عملکرد غشای سلولی مهار سنتز ماکرومولکولها |
مکانیسمهای عمل
[ویرایش]باکتریوسینها از طریق روشهای زیر باکتریهای هدف را مهار میکنند: - تخریب غشای سلولی: ایجاد کانالهای نفوذپذیر در غشا (مثال: نیسین). - مهار سنتز دیواره سلولی: اتصال به پیشماده لیپید II و ممانعت از تشکیل پپتیدوگلیکان. - تداخل با فرایندهای درون سلولی: مانند مهار رونویسی یا ترجمه.[۵]
کاربردها
[ویرایش]صنایع غذایی
- نگهدارنده طبیعی: نیسین (E234) در پنیر، گوشت و کنسروها برای مهار لیستریا و کلوستریدیومها استفاده میشود.[۶]
- بستهبندی فعال: ترکیب باکتریوسینها در فیلمهای پلیمری برای افزایش ماندگاری.
دامپزشکی
[ویرایش]- باکتریوسینها به عنوان جایگزین ایمن برای آنتیبیوتیکهای متدول در مدیریت بیماریهای دامی مورد مطالعه قرار گرفتهاند:
- کنترل پاتوژنهای پرندگان: استفاده از باکتریوسینهای تولیدشده توسط لاکتوباسیلوس برای مهار سالمونلا در جوجههای گوشتی.[۷]
- پیشگیری از ورم پستان در گاو: کاربرد نیسین در فرمولاسیون ضدعفونیکنندههای پستان برای کاهش آلودگی به استافیلوکوکوس.[۸]
- افزایش رشد حیوان(دام): ترکیب باکتریوسینها در خوراک دام برای تعدیل میکروبیوم روده و بهبود جذب مواد مغذی.[۹]
پزشکی
[ویرایش]- جایگزین آنتیبیوتیکها: مهار پاتوژنهای مقاوم مانند MRSA و VRE.
- درمان سرطان: برخی باکتریوسینها مانند پدوکین در القای آپوپتوز سلولهای سرطانی مؤثرند.[۱۰]
گیاهپزشکی
[ویرایش]- محافظت گیاهان: استفاده از باکتریوسینهای تولیدشده توسط سودوموناسها برای کنترل بیماریهای گیاهی.
مزایا نسبت به آنتیبیوتیکها
[ویرایش]- کاهش مقاومت باکتریایی: هدفگیری اختصاصی گونهها، فشار انتخابی کمتری ایجاد میکند.
- تجزیه سریع در محیط: کاهش تجمع در اکوسیستم. - سازگاری با میکروبیوتای بدن: عدم آسیب به فلور طبیعی.[۱۱]
چالشها و محدودیتها
[ویرایش]- پایداری کم در شرایط فیزیولوژیک: حساسیت به pH و آنزیمهای پروتئولیتیک.
- هزینه بالای تولید صنعتی: نیاز به بهینهسازی فرایندهای تخمیر و خالصسازی.
- محدودیت طیف اثر: نیاز به ترکیب با سایر عوامل ضد میکروبی برای افزایش کارایی.
پژوهشهای نوین
[ویرایش]- مهندسی پپتیدها: اصلاح ساختاری برای افزایش پایداری و گسترش طیف اثر.
- سیستمهای رهاسازی هدفمند: استفاده از نانوحاملها برای انتقال به بافتهای خاص.[۱۲]
منابع
[ویرایش]- ↑ Cotter PD, Ross RP, Hill C (February 2013). "Bacteriocins - a viable alternative to antibiotics?". Nature Reviews. Microbiology. 11 (2): 95–105. doi:10.1038/nrmicro2937. PMID 23268227.
- ↑ Gratia A (1925). "Sur un remarquable exemple d'antagonisme entre deux souches de coilbacille". Compt. Rend. Soc. Biol. (به فرانسوی). 93: 1040–2.
- ↑ Delves-Broughton, J. (2019). Nisin and Its Applications. Springer. pp. 1–15. ISBN 978-3-030-31205-0.
{{cite book}}: Check|isbn=value: checksum (help) - ↑ Alvarez-Sieiro, P. (2016). "Bacteriocins of lactic acid bacteria: extending the family". Applied Microbiology and Biotechnology. 100 (7): 2939–2951. doi:10.1007/s00253-016-7343-9. PMID 26860942.
- ↑ Heng, N.C.K. (2016). "The diversity of bacteriocins in Gram-positive bacteria". Current Topics in Microbiology and Immunology. 398: 45–67. doi:10.1007/82_2016_3. PMID 27406188.
- ↑ Sobrino-López, A. (2020). "Use of nisin in dairy products". International Dairy Journal. 107: 104716. doi:10.1016/j.idairyj.2020.104716.
- ↑ Svetoch, E.A. (2021). "Bacteriocins for control of zoonotic pathogens in poultry". Avian Diseases. 65 (2): 272–279. doi:10.1637/0005-2086-65.2.272. PMID 34427412.
- ↑ Cao, L.T. (2020). "Applications of nisin in dairy cattle mastitis". Journal of Dairy Science. 103 (8): 7324–7333. doi:10.3168/jds.2019-17894. PMID 32448567.
- ↑ Gillor, O. (2022). "Bacteriocins in veterinary medicine". Microbial Biotechnology. 15 (3): 878–887. doi:10.1111/1751-7915.13920. PMID 34729911.
- ↑ LeBlanc, J.G. (2022). "Bacteriocins as anticancer agents". Frontiers in Pharmacology. 13: 1045550. doi:10.3389/fphar.2022.1045550. PMID 36408240.
- ↑ Mathur, H. (2020). "Bacteriocin-antimicrobial synergy: a medical and food perspective". Frontiers in Microbiology. 11: 601435. doi:10.3389/fmicb.2020.601435. PMID 33329498.
- ↑ Kumariya, R. (2022). "Current trends in bacteriocin research". Indian Journal of Microbiology. 62 (2): 199–209. doi:10.1007/s12088-022-01002-3. PMID 35492897.
 | این یک مقالهٔ خرد باکتری است. میتوانید با گسترش آن به ویکیپدیا کمک کنید. |