پدیوسین ها: باکتروسین پدیوکوکسی، منابع، تولید، خواص و کاربردها Pediocins: The bacteriocins of Pediococci, Sources, production, properties and applications
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : BMC
- چاپ و سال / کشور: 2009
توضیحات
رشته های مرتبط: پزشکی، زیست شناسی، میکروبیولوژی، علوم سلولی و مولکولیباکتری شناسی پزشکی
باکتروسین های دسته IIکه از باکتری اسید لاکتیک بدست آمده اند پروتئین های کوچک و کاتیونی با فعالیت آنتی لیستیریال می باشند. در این گروه پدوسین ها باکتروسین هایی هستند که بخش N انتهایی شارژ شده و هیدروفیلی حفظ شده ای دارند که مربع YGNGV را ساخته و یک بخش C انتهایی آمیفیلی و یا هیدروفوبی می باشد که جدا شده و مشخص شده است با وجود تشابهات ساختاری که دارند اما وزن ملکولی آنها و طیف فعالیت آنتی میکروبی که دارند متفاوت می باشد .آنها خواص تکنولوژیکی مهمی نشان می دهند مثل پایداری حرارتی و بازدارندگی فعالیت در دامنه PH خیلی زیاد که به همراه عملکرد باکتری کش آن و در برابر باکتری پاتوژنی و فاسد کننده غذایی گرم مثبت میباشد که آنها را به دسته مهمی از نگهدارنده های زیستی تبدیل کرده است . اطلاعات جدید بیشتری که پدیوسین ها را در نظر گرفته است طی سالهای اخیر بدست آمده است در این بررسی ما تمام اطلاعات موجود را با در نظر گرفتن منابع پدیوسین و مشخصات بیوسنتز آنها و تولید در سیستم تخمیر ارائه کرده ایم و مشخصات ملکول های پدیوسین معلوم و عملکرد ضد باکتریایی آنها را ارائه کرد ه ایم . با توجه به مهندسی ژنتیک پیشرفتی مهم در ویژگی های پدیوسین ها ارائه شده و توصیف شده است و ملاحظات کاربردهای آینده آنها هم ارائه شده است. پیش زمینه: پپتیدها با خواص آنتی میکروبی (AMPS) که دارند توسط یوکاریوتها و پروکاریوتها تولید شده اند که به عنوان اجزا ی اصلی دفاع آنها در برابر میکروارگانیسم ها میباشند. بسیاری از باکتریها قادرند تا پپتیدهای آنتی میکروبی را سنتز کنند.آن هایی که در ریبوزوم سنتز شده اند به طور کلی باکتروسین نام دارند(آنتی میکروب ها در این گروه قرار نمی گیرند چون به طور ریبوزومی سنتز نشده اند)باکتروسین هایی که با باکتری های گرم منفی تولید شده اند غالباً پروتئین های بزرگی می باشند(بسیاری از آنها بزرگتر از ۲۰kDa می باشند) وطیف بازدارندگی انها هم در عوض اندک است وبه گونه های نسبتاً مرتبط با انها هم توسعه می یابد.کولسیین V و میکروسین ها استثنا هستند چون کوچک تر از ۱۰KDa میباشند . باکتری های گرم مثبت غالباً باکتروسین های پپتیدی کوچکتر از ۶KDa تولید می کنند .انها غالباً پپتیدهای نفوذ در غشای کاتیونی وآمیفیلی هستند که به این ترتیب مشابه بسیاری از AMPS که یوکاریوتها تولید کرده اند می باشند . به هر حال به نظرمی رسد که آن ها در غلظت های بسیار اندک موثر می باشند (که غالباً در غلظت های پیکومولار تا نانومولار می باشند ) اگر چه طیف عملکرد آنها در این غلظت ها غالباً باریک (اندک) می باشد .[۱] باکتروسین های که با باکتری های اسید لاکتیک (LAB ) تولید شده اند به سه گروه اصلی تقسیم می شوند:لانیتبیوتیک ها که باکتروسین های اصلاح شد ه ای می باشد(دسته I)و نولانیتبیوتیک ها پایدار حرارتی و اصلاح نشده می باشند (دسته I)و گروهی از باکتروسین های بر چسب حرارتی بزرگ (دسته III) می باشند . گروه دیگری که دسته IV نام دارند. غالباً در این دسته بندی ها لحاظ می گردند . باکتروسین های دسته IV ملکول های پیچیده با تکه های کربوهیدرات و لیپید می باشند.اکثر پپتیدهای آنتی میکروبی سنتز شده ریبوزومی که باکتر ی ها تولید کرده اند ،طی ۲۰سال اخیر شناسایی شده و مورد بررسی قرار گرفته اند . آنهایی که با LAB تولید شده اند و به ویژه لا نتیبیوتیکها به طور گسترد ه ای مورد بررسی قرار گرفته اند.مشخصات ان ها که فعالیت آنتی لیسیتریال هم از ان جمله است باعث شده که انحصاری بودن و موثر بودن ان در غلظت های خیلی اندک امکان پذیر گردد که توجه بخش غذایی را برای کاربرد آن در زمینه نگهدارنده های خوراکی به خود جلب کرده است .نیسین که لانتیبیوتیک تولید شده با نژادهای لاکتوکوکوس لاکتیز می باشد بدون شک شناخته شده ترین آنها می باشد که فقط یکی از آن ها که کاربرد گسترده تجاری دارد در اکثر کشور های مهم تولید کنند ه غذایی کاربرد دارد.موفقیت نیزین باعث شده که بسیاری از گروه های تحقیقی که در جستجو برای دستیابی به نژادهای تولید کننده باکتروسین و خود باکتوسین ها می باشند ،در سال های اخیر به آن بپردازند که این باعث محدوده زیادی از نگهدارنده های زیستی بالقوه شده است که پدوسین ها را به نحوی ضمانت می کنند .این ها شامل AMPSکه با پداکوکوس تولید شده است و SPPکه در دسته دوم باکتروسین های LABقرار گرفته است و به صورت باکتروسین های انتی لیسیترال دسته بندی می شوند. کاربردهای بالقوه باکتروسین ها بدست آمده از LABدر بخش های مراقبت بهداشت و بخش های غذایی،توجه زیادی از دانشگاهیان و صنعت را به خود جلب کرده است که باعث شده است که آثار تحقیقی قابل توجهی درباره کاربرد آن ها و خالص سازی وژنتیک و کاربردهای آن ها ایجاد شود .چون نگهدارنده های شیمیایی با توجه به ایمنی (سلامت)آنها بسیار مورد سوال قرار گرفته اند ، کاربرد LABو متابولیت های آن هم به طور کلی توسط مصرف کنندگان به عنوان مورد طبیعی و ارتقا دهنده سلامت در نظر گرفته شده است .که این باعث می شود که بتوانیم توصیفی منطقی برای علاقه زیاد دانشمندان علم تغذیه در زمینه خاص ارائه کرده و روند توسعه کاربرد های LABدر صنعت غذایی را توضیح دهیم. از این نظر ، بر تحقیق و اثار انتشار یافته درباره پدوسین ها تاکید می کنیم موضوعاتی همچون نژادهای تولید کننده و مشخصات تولید در تخمیر و ساختار پدوسین های مشخص شده و خواص بیوشیمیایی آن ها و طیف آنتی میکروبی آن ها و کاربردهای بالقوه آن ها هم با جزئیات بیان شده است.
باکتروسین های دسته IIکه از باکتری اسید لاکتیک بدست آمده اند پروتئین های کوچک و کاتیونی با فعالیت آنتی لیستیریال می باشند. در این گروه پدوسین ها باکتروسین هایی هستند که بخش N انتهایی شارژ شده و هیدروفیلی حفظ شده ای دارند که مربع YGNGV را ساخته و یک بخش C انتهایی آمیفیلی و یا هیدروفوبی می باشد که جدا شده و مشخص شده است با وجود تشابهات ساختاری که دارند اما وزن ملکولی آنها و طیف فعالیت آنتی میکروبی که دارند متفاوت می باشد .آنها خواص تکنولوژیکی مهمی نشان می دهند مثل پایداری حرارتی و بازدارندگی فعالیت در دامنه PH خیلی زیاد که به همراه عملکرد باکتری کش آن و در برابر باکتری پاتوژنی و فاسد کننده غذایی گرم مثبت میباشد که آنها را به دسته مهمی از نگهدارنده های زیستی تبدیل کرده است . اطلاعات جدید بیشتری که پدیوسین ها را در نظر گرفته است طی سالهای اخیر بدست آمده است در این بررسی ما تمام اطلاعات موجود را با در نظر گرفتن منابع پدیوسین و مشخصات بیوسنتز آنها و تولید در سیستم تخمیر ارائه کرده ایم و مشخصات ملکول های پدیوسین معلوم و عملکرد ضد باکتریایی آنها را ارائه کرد ه ایم . با توجه به مهندسی ژنتیک پیشرفتی مهم در ویژگی های پدیوسین ها ارائه شده و توصیف شده است و ملاحظات کاربردهای آینده آنها هم ارائه شده است. پیش زمینه: پپتیدها با خواص آنتی میکروبی (AMPS) که دارند توسط یوکاریوتها و پروکاریوتها تولید شده اند که به عنوان اجزا ی اصلی دفاع آنها در برابر میکروارگانیسم ها میباشند. بسیاری از باکتریها قادرند تا پپتیدهای آنتی میکروبی را سنتز کنند.آن هایی که در ریبوزوم سنتز شده اند به طور کلی باکتروسین نام دارند(آنتی میکروب ها در این گروه قرار نمی گیرند چون به طور ریبوزومی سنتز نشده اند)باکتروسین هایی که با باکتری های گرم منفی تولید شده اند غالباً پروتئین های بزرگی می باشند(بسیاری از آنها بزرگتر از ۲۰kDa می باشند) وطیف بازدارندگی انها هم در عوض اندک است وبه گونه های نسبتاً مرتبط با انها هم توسعه می یابد.کولسیین V و میکروسین ها استثنا هستند چون کوچک تر از ۱۰KDa میباشند . باکتری های گرم مثبت غالباً باکتروسین های پپتیدی کوچکتر از ۶KDa تولید می کنند .انها غالباً پپتیدهای نفوذ در غشای کاتیونی وآمیفیلی هستند که به این ترتیب مشابه بسیاری از AMPS که یوکاریوتها تولید کرده اند می باشند . به هر حال به نظرمی رسد که آن ها در غلظت های بسیار اندک موثر می باشند (که غالباً در غلظت های پیکومولار تا نانومولار می باشند ) اگر چه طیف عملکرد آنها در این غلظت ها غالباً باریک (اندک) می باشد .[۱] باکتروسین های که با باکتری های اسید لاکتیک (LAB ) تولید شده اند به سه گروه اصلی تقسیم می شوند:لانیتبیوتیک ها که باکتروسین های اصلاح شد ه ای می باشد(دسته I)و نولانیتبیوتیک ها پایدار حرارتی و اصلاح نشده می باشند (دسته I)و گروهی از باکتروسین های بر چسب حرارتی بزرگ (دسته III) می باشند . گروه دیگری که دسته IV نام دارند. غالباً در این دسته بندی ها لحاظ می گردند . باکتروسین های دسته IV ملکول های پیچیده با تکه های کربوهیدرات و لیپید می باشند.اکثر پپتیدهای آنتی میکروبی سنتز شده ریبوزومی که باکتر ی ها تولید کرده اند ،طی ۲۰سال اخیر شناسایی شده و مورد بررسی قرار گرفته اند . آنهایی که با LAB تولید شده اند و به ویژه لا نتیبیوتیکها به طور گسترد ه ای مورد بررسی قرار گرفته اند.مشخصات ان ها که فعالیت آنتی لیسیتریال هم از ان جمله است باعث شده که انحصاری بودن و موثر بودن ان در غلظت های خیلی اندک امکان پذیر گردد که توجه بخش غذایی را برای کاربرد آن در زمینه نگهدارنده های خوراکی به خود جلب کرده است .نیسین که لانتیبیوتیک تولید شده با نژادهای لاکتوکوکوس لاکتیز می باشد بدون شک شناخته شده ترین آنها می باشد که فقط یکی از آن ها که کاربرد گسترده تجاری دارد در اکثر کشور های مهم تولید کنند ه غذایی کاربرد دارد.موفقیت نیزین باعث شده که بسیاری از گروه های تحقیقی که در جستجو برای دستیابی به نژادهای تولید کننده باکتروسین و خود باکتوسین ها می باشند ،در سال های اخیر به آن بپردازند که این باعث محدوده زیادی از نگهدارنده های زیستی بالقوه شده است که پدوسین ها را به نحوی ضمانت می کنند .این ها شامل AMPSکه با پداکوکوس تولید شده است و SPPکه در دسته دوم باکتروسین های LABقرار گرفته است و به صورت باکتروسین های انتی لیسیترال دسته بندی می شوند. کاربردهای بالقوه باکتروسین ها بدست آمده از LABدر بخش های مراقبت بهداشت و بخش های غذایی،توجه زیادی از دانشگاهیان و صنعت را به خود جلب کرده است که باعث شده است که آثار تحقیقی قابل توجهی درباره کاربرد آن ها و خالص سازی وژنتیک و کاربردهای آن ها ایجاد شود .چون نگهدارنده های شیمیایی با توجه به ایمنی (سلامت)آنها بسیار مورد سوال قرار گرفته اند ، کاربرد LABو متابولیت های آن هم به طور کلی توسط مصرف کنندگان به عنوان مورد طبیعی و ارتقا دهنده سلامت در نظر گرفته شده است .که این باعث می شود که بتوانیم توصیفی منطقی برای علاقه زیاد دانشمندان علم تغذیه در زمینه خاص ارائه کرده و روند توسعه کاربرد های LABدر صنعت غذایی را توضیح دهیم. از این نظر ، بر تحقیق و اثار انتشار یافته درباره پدوسین ها تاکید می کنیم موضوعاتی همچون نژادهای تولید کننده و مشخصات تولید در تخمیر و ساختار پدوسین های مشخص شده و خواص بیوشیمیایی آن ها و طیف آنتی میکروبی آن ها و کاربردهای بالقوه آن ها هم با جزئیات بیان شده است.
Description
Class IIa bacteriocins from lactic acid bacteria are small, cationic proteins with antilisterial activity. Within this class, the pediocins are those bacteriocins that share a highly conserved hydrophilic and charged N-terminal part harboring the consensus sequence -YGNGV- and a more variable hydrophobic and/or amphiphilic C-terminal part. Several pediocins have been isolated and characterized. Despite the structural similarities, their molecular weight varies, as well as their spectrum of antimicrobial activity. They exhibit important technological properties, e.g. thermostability and retaining of activity at a wide pH range, which along with the bactericidal action against Gram-positive food spoilage and pathogenic bacteria, make them an important class of biopreservatives. Much new information regarding the pediocins has emerged during the last years. In this review, we summarize and discuss all the available information regarding the sources of pediocins, the characteristics of their biosynthesis and production in fermentation systems, the characteristics of the known pediocin molecules, and their antibacterial action. The advances made by genetic engineering in improving the features of pediocins are also discussed, as well as their perspectives for future applications.
