مقایسه دو روش خالص‌سازی بتا توکسین کلستریدیوم پرفرنژنس تیپ B

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

2 گروه شیمی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران. و مؤسسه تحقیقات واکسن وسرم‌سازی رازی شعبه شمال شرق، مشهد، ایران

چکیده

کلستریدیوم پرفرنژنس یک باکتری بی‌هوازی است که از بین سویه‌های آن فقط تیپ B و C می‌توانند بتا توکسین را تولید کنند. بتا توکسین نقش مهمی در بسیاری از بیماری‌های انسان و حیوان دارد و تأثیر مهلکی بر روده می‌گذارد. مطالعه‌ی حاضر با هدف مقایسه دو روش خالص‌سازی برای استخراج بتا توکسین از کلستریدیوم پرفرنژنس تیپ B انجام شد. به‌عنوان روش اول، بتا توکسین با استفاده از رسوب سولفات آمونیوم، کروماتوگرافی ستونی (سفادکس G-25) و کروماتوگرافی تعویض یونی خالص‌سازی شد، در حالی که در روش دوم از کروماتوگرافی افینیتی استفاده شد. فعالیت همولیزی و مقدار پروتئین در هر مرحله از خالص‌سازی اندازه‌گیری شد. خلوص بتا توکسین در هر مرحله با استفاده از الکتروفورز ((SDS-PAGE بررسی شد. با توجه به نتایج مقایسه این دو روش نشان داد که بازده روش اول 8/82 درصد و بازده روش دوم 1/90 درصد بود. مقادیر فعالیت ویژه برای روش اول و دوم به‌ترتیب  U/mg1/2368 و U/mg 5/164 محاسبه شد. نتایج ما نشان می‌دهد که کروماتوگرافی افینیتی می‌تواند برای خالص‌سازی بتا توکسین از کلستریدیوم پرفرنژنس تیپ B با خلوص بالا و نسبت فعالیت به پروتئین (HU/mg 4370) استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of two methods of purification of Clostridium perfringens beta toxin type B

نویسندگان [English]

  • Raziyeh Jafari khoshanabadi 1
  • Mohsen Fathi Njafi 2
  • Mohammad Reza Momen Heravi 1
  • Mohammad Reza Bozorgmehr 1
1 Department of Chemistry, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran
2 Department of Chemistry, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran and Education and Extension Organization (AREEO), Agricultural Research, Razi Vaccine and Serum Research Institute, Mashhad Branch, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Clostridium perfringens is an anaerobic bacterium that among its strains, only types B and C can produce beta-toxin. Beta-toxin plays an important role in many human and animal diseases and has detrimental effects on the intestine. The present study aimed to compare two purification methods for the extraction of beta-toxin from C. perfringens type B. As the first method, beta-toxin was purified using ammonium sulfate precipitation, column chromatography (Sephadex G-25), and ion-exchange chromatography (DEAE Sephadex), while the second method employed affinity chromatography. Hemolysis activity and protein content were measured in each step of purifications. The purity of beta-toxin was monitored in each step using SDS-PAGE. According to the results, a comparison of these two methods indicated that the yield of the first method was 82.8%, and the yield of the second method was 90.1%. The specific activity values for the first and second methods were calculated to be 2368.1 U/mg and 164.5 U/mg, respectively. Our results show that affinity chromatography could be used to purify beta-toxin from clostridium perfringens type B with high purity and specific activity (4370 HU/mg).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clostridium Perfringens type B
  • Beta-toxin
  • Ion exchange chromatography
  • Affinity chromatography

مراجع

1- Milach A, de los Santos JRG, Turnes CG, Moreira AN, de Assis RA, Salvarani FM, et al. Production and characterization of Clostridium perfringens recombinant β toxoid. Anaerobe. 2012; 18(3): 363-5.
2- Juneja VK, Marks H, Thippareddi HH. Predictive model for growth of Clostridium perfringens during cooling of cooked ground pork. Innovative food science & emerging technologies. 2010; 11(1): 146-54.
3- Sakurai J, Nagahama M. Clostridium perfringens beta-toxin: characterization and action. Toxin Reviews. 2006; 25(1) :89-108.
4- Bakhshi F, Langroudi RP, Eimani BG. Enhanced expression of recombinant beta toxin of Clostridium perfringens type B using a commercially available Escherichia coli strain. Onderstepoort Journal of Veterinary Research. 2016; 83(1): 1-4.
5- Zayerzadeh E, Fardipour A, Jabbari A. A New Purification Method for Beta-Toxin of Clostridium perfringens Type C Vaccinal Strain. Journal of Medical Bacteriology. 2014; 3(3-4): 8-13.
6- Cavalcanti MTH, Porto T, Porto ALF, Brandi IV, Lima Filho JLd, Pessoa Junior A. Large scale purification of Clostridium perfringens toxins: a review. Revista Brasileira de Ciencias Farmaceuticas. 2004; 40(2): 151-64.
7- Xiong N, Yu R, Chen T, Xue Y-P, Liu Z-Q, Zheng Y-G. Separation and purification of l-methionine from E. coli fermentation broth by macroporous resin chromatography. Journal of Chromatography B. 2019; 1110: 108-15.
8- Coskun O. Separation techniques: chromatography. Northern clinics of Istanbul. 2016;3(2):156.
9- Gagnon P. Technology trends in antibody purification. Journal of chromatography A. 2012; 1221: 57-70.
10- Zhao X, Li G, Liang S. Several affinity tags commonly used in chromatographic purification. Journal of analytical methods in chemistry. 2013; 2013.
11- Fekete S, Beck A, Veuthey J-L, Guillarme D. Ion-exchange chromatography for the characterization of biopharmaceuticals. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis. 2015; 113: 43-55.
12- Schmidt M, Hafner M, Frech C. Modeling of salt and pH gradient elution in ion‐exchange chromatography. Journal of separation science. 2014; 37(1-2): 5-13.
13- Milach A, de los Santos JR, Turnes CG, Moreira AN, de Assis RA, Salvarani FM, et al. Production and characterization of Clostridium perfringens recombinant beta toxoid. Anaerobe. 2012; 18(3): 363-5.
14- Bakhshi F, Langroudi RP, Eimani BGJOJoVR. Enhanced expression of recombinant beta toxin of Clostridium perfringens type B using a commercially available Escherichia coli strain. 2016; 83(1): 1-4.
15- Sayadmanesh A, Ebrahimi F, Hajizade A, Rostamian M, Keshavarz H. Expression and purification of neurotoxin-associated protein HA-33/A from Clostridium botulinum and evaluation of its antigenicity. Iranian Biomedical Journal. 2013; 17(4): 165.
16- Fathi Najafi M, Hemmati M, Jabbari AR, Mehrvarz M, Aghaipour K. Purification and characterization of alpha-toxin from vaccinal strain of Clostridium novyi. 2011.
17- Johnson E, Tepp W, Lin G. Purification, characterization, and use of Clostridium botulinum neurotoxin BoNT/A3. Google Patents; 2016.
18- Poursoltani M, Mohsenzadeh M, Razmyar JJIJoMM. Toxinotyping of Clostridium perfringens strains isolated from packed chicken portions. 2014; 8(1): 9-17.
19- Gkogka E, Reij MW, Gorris LG, Zwietering MHJFC. Risk assessment of Clostridium perfringens in Cornish pasties in the UK. 2020; 108: 106822.
20- Nijland R, Lindner C, van Hartskamp M, Hamoen LW, Kuipers OP. Heterologous production and secretion of Clostridium perfringens beta-toxoid in closely related Gram-positive hosts. Journal of biotechnology. 2007; 127(3): 361-72.
21- Bhatia B, Solanki AK, Kaushik H, Dixit A, Garg LCJPe, purification. B-cell epitope of beta toxin of Clostridium perfringens genetically conjugated to a carrier protein: expression, purification and characterization of the chimeric protein. 2014; 102: 38-44.
22- Kouguchi H, Watanabe T, Sagane Y, Ohyama TJEJoB. Characterization and reconstitution of functional hemagglutinin of the Clostridium botulinum type C progenitor toxin. 2001; 268(14): 4019-26.
23- Sakurai J, Duncan CJI, Immunity. Purification of beta-toxin from Clostridium perfringens type C. 1977; 18(3): 741-5.
24- Cavalcanti MTH, Porto T, Porto ALF, Brandi IV, Lima Filho JLd, Pessoa Junior AJRBdCF. Large scale purification of Clostridium perfringens toxins: a review. 2004; 40(2): 151-64.
تازه ها در میکروب شناسی دامپزشکی
دوره 5، شماره 1
تیر 1401
صفحه 85-95

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 26 فروردین 1401
  • تاریخ پذیرش: 10 اردیبهشت 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار