نشریه دامپزشکی ایران

نشریه دامپزشکی ایران

شناسایی و بررسی فیلوژنتیک یک cDNA کدکننده پروتئین کالومنین حاوی دامنه EF-hand در Strongyloides ratti

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشیار گروه علوم پایه، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
چکیده
Strongyloides ratti به عنوان یک مدل تجربی برای تشخیص استرونژیلوئیداز در انسان عمل می‌کند. در این مطالعه پروتئین ترشحی کالومنین حاوی دامنه EF-hand از رت که به عنوان یک مولکول سیگنالینگ کلسیم عمل می‌کند، توالی یابی و شناسایی گردید. یک قطعه ژن به طول 848 نوکلئوتید با RT-PCR افزوده سازی شد. در جستجوی بانک ژن نشان داده شد که این محصول 54/98 درصد با یک توالی mRNA ناکامل از Strongyloides ratti مشابهت داشت. با استفاده از این قطعه ژن به عنوان جستجوگر، پایگاه داده ژنی Expressed Sequence Tags (EST) مورد جستجو قرار گرفت که متعاقب آن، یک قطعه ژن 998 نوکلئوتیدی از طریق مناطق همپوشان شناسایی شد که SrCAL نامگذاری گردید. این ژن یک پروتئین شامل ۳۱۴ اسید آمینه را کد می­کند که وزن مولکولی آن 74/36 کیلو دالتون و نقطه ایزوالکتریک (pI) آن 61/4 است. این پروتئین حاوی یک پپتید سیگنال با محل برش بین اسیدهای آمینه ۲۱-۲۲ می­باشد. جستجوی در پایگاه داده­های ژنی نشان داد که این پروتئین دارای پنج دامنه EF-hand (cd16226) به منظور اتصال به کلسیم است که بسیار حفاظت شده می­ باشند. نتایج نشان داد که SrCAL بر اساس تشابه اسید آمینه­ های بین ۲۹ تا ۲۹۶ در ابرخانواده پروتئین‌های Efh_CREC_Calumenin طبقه‌بندی می­شود. پیش‌بینی ساختار ثانویه پروتئینی نشان داد که SrCAL از 18/39 درصد مارپیچ آلفا، 18/21 درصد رشته­های بتا و 61/42 درصد لوپ تشکیل شده است. مدل‌سازی ساختار سه‌بعدی که با استفاده از ۲۳۲ اسید آمینه که ۷۴ درصد از کل توالی ناحیه کدگذاری شده را شامل می­شود، نشان داد که این پروتئین با 8/۹۹ درصد اطمینان مشابهت با ساختار کریستالی یک پروتئین حاوی دامنه EF-hand از Danio rerio می­باشد. بررسی فیلوژنتیک SrCAL کم­ترین فاصله ژنتیکی (19/0 درصد) را با تنها توالی پروتئینی موجود جدا شده از S. ratti (XP_024499492.1) دارد. SrCAL می­تواند نقش مهمی در سیگنالینگ کلسیم ایفا ‌کند که ممکن است به عنوان یک ژن خانه‌دار با پتانسیل قوی به عنوان یک هدف دارویی اختصاصی نماتودی عمل کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Anandarajah, E. M., Ditgen, D., Hansmann, J., Erttmann, K. D., Liebau, E. (2016). SPARC (secreted protein acidic and rich in cysteine) of the intestinal nematode Strongyloides ratti is involved in mucosa-associated parasite-host interaction. Molecular and Biochemical Parasitology, 207(2), 75-83.
Buonfrate, D., Bisanzio, D., Giorli, G., Odermatt, P., Fürst T (2020). Greenaway C, French M, Reithinger R, Gobbi F, Montresor A, Bisoffi Z. The Global Prevalence of Strongyloides stercoralis Infection. Pathogens, 9(6), 468.
Chazin, W. J. (2011). Relating form and function of EF-hand calcium binding proteins. Accounts of chemical research, 44(3), 171-9.
Cho, J. H., Song, H. O., Singaravelu, G., Sung, H., Oh, W. C. (2009). Pleiotropic roles of calumenin (calu-1), a calcium-binding ER luminal protein, in Caenorhabditis elegans. FEBS Letters, 583(18), 3050-6.
Cho, J. H., Song, H. O., Singaravelu, G., Sung, H., Oh, W. C. (2009). Pleiotropic roles of calumenin (calu-1), a calcium-binding ER luminal protein. Caenorhabditis elegans. FEBS Letters, 583(18), 3050-3056.
Cho, J. H., Song, H. O., Singaravelu, G., Sung, H., Oh, W.C. (2009). Pleiotropic roles of calumenin (calu-1), a calcium-binding ER luminal protein, in Caenorhabditis elegans. FEBS Letters, 583(18), 3050-6.
Choi, T. W., Cho, J. H., Ahnn, J., Song, H. O. (2018) Novel Findings of Anti-Filarial Drug Target and Structure-Based Virtual Screening for Drug Discovery. International Journal of Molecular Sciences, 19(11), 3579.
Day, I. S., Reddy, V. S., Shad Ali, G. (2002). Analysis of EF-hand-containing proteins in ArabidopsisGenome Biology, 3(10), RESEARCH0056.
Finkelman, F. D., Shea-Donohue, T., Morris, S. C, Gildea, L., Strait, R., Madden K. B., Schopf, L., Urban, J. F. (2004). Interleukin-4- and interleukin-13-mediated host protection against intestinal nematode parasites. Immunological Review, 201, 139-55.
Grabarek, Z. (2006). Structural basis for diversity of the EF-hand calcium-binding proteins. Journal of molecular biology, 359(3), 509-25.
Heiman, R. G., Atkinson, R.C., Andruss, B. F., Bolduc, C., Kovalick, G. E. (1996). Spontaneous avoidance behavior in Drosophila null for calmodulin expression. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 93(6), 2420-5.
Honore, B., Vorum, H. (2000). The CREC family, a novel family of multiple EF-hand, low-affinity Ca(2+)-binding proteins localized to the secretory pathway of mammalian cells. FEBS Letters, 466(1), 11-8.
Hotez, P. J., Brindley, P. J., Bethony. J. M., King, C. H., Pearce, E. J. (2008).  Helminth infections: the great neglected tropical diseases. The Journal of Clinical Investigation, 118(4), 1311-21.
Jantsch-Plunger, V., Glotzer, M. (1999). Depletion of syntaxins in the early Caenorhabditis elegans embryo reveals a role for membrane fusion events in cytokinesis. Current Biology, 9(14), 738-45.
Karabinos, A. (2015). RNA interference and protein expression of the four calmodulin-like genes in Caenorhabditis elegans. Biologia, 70(6), 826-830.
Kelley, L. A., Sternberg, M. J. (2009). Protein structure prediction on the Web: a case study using the Phyre server. Nature Protocols, 4(3), 363-71.
Lamande, S. R., Bateman, J. F. (1999). Procollagen folding and assembly: the role of endoplasmic reticulum enzymes and molecular chaperones. Seminars in Cell and Developmental Biology, 10(5), 455-64.
Maizels, R. M., Pearce E. J., Artis, D., Yazdanbakhsh, M., Wynn, T. A. (2009). Regulation of pathogenesis and immunity in helminth infections. Journal of Experimental Medicine, 206(10), 2059-66.
Mason, L., Tribolet, L., Simon, A., von Gnielinski, N., Nienaber, L. (2014). Probing the equatorial groove of the hookworm protein and vaccine candidate antigen, Na-ASP-2. International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 50, 146-55.
Nakayama, S., Kawasaki, H., Kretsinger, R. (2000). Evolution of EF-Hand Proteins. In: Carafoli, E., Krebs, J. (eds).  Calcium Homeostasis. Topics in Biological Inorganic Chemistry, Springer, Berlin, Heidelberg. 3, 29-58.
Nagamune, K., Moreno, S. N., Chini, E. N., Sibley, L. D. (2008). Calcium Regulation and Signaling in Apicomplexan Parasites. In: Burleigh, B.A., Soldati-Favre, D. (eds) Molecular Mechanisms of Parasite Invasion. Subcellular Biochemistry, Springer, New York, NY. 47, 70-81.
Orans, J., Johnson, M. D., Coggan, K. A., Sperlazza, J. R., Heiniger, R. W., Wolfgang, M. C., Redinbo, M. R. (2010). Crystal structure analysis reveals Pseudomonas PilY1 as an essential calcium-dependent regulator of bacterial surface motility. Proc Natl Acad Sci U S A, 107(3), 1065-70.
Primm, T. P., Walker, K. W., Gilbert, H. F. (1996) Facilitated protein aggregation. Effects of calcium on the chaperone and anti-chaperone activity of protein disulfide-isomerase. Journal of Biological Chemistry, 271(52), 33664-9.
Ruiz de Eguino, A. D., Machín, A., Casais, R., Castro, A. M., Boga, J. A. (1999). Cloning and expression in Escherichia coli of a Fasciola hepatica gene encoding a calcium-binding protein. Molecular and Biochemical Parasitology 101(1-2), 13-21.
Saitou, N., Nei, M. (1987). The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic trees. Molecular Biology and Evolution, 4, 406-425.
Tamura, K., Stecher, G., Kumar, S. (2021). MEGA 11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11. Molecular Biology Evolution, 38(7), 3022-3027. 
Thompson, J. D., Higgins, D. G., Gibson, T. J. (1994). CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Research, 22, 4673-4680.
Viney, M., Kikuchi, T. (2017). Strongyloides ratti and S. venezuelensis - rodent models of Strongyloides infection. Parasitology, 144(3), 285-294.
Yabe, D., Nakamura, T., Kanazawa, N., Tashiro, K., Honjo, T. (1997). Calumenin, a Ca2+- binding protein retained in the endoplasmic reticulum with a novel carboxyl-terminal sequence HDEF. Journal of Biological Chemical, 272(29), 18232-18239.
Zhou, J., Sun, J., Huang, Y., Zhou, C., Liang, P. (2013). Molecular identification, immunolocalization, and characterization of Clonorchis sinensis calmodulin. Parasitology Research, 112(4), 1709-17.