การศึกษาลำดับนิวคลีโอไทด์ทั้งจีโนมของเชื้อ Bacillus sp. ที่มีฤทธิ์ต้านเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรค ที่คัดแยกจากดินป่าชายเลน จังหวัดชลบุรี

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาลำดับนิวคลีโอไทด์ทั้งจีโนม (draft genome) ของเชื้อกลุ่ม Bacillus sp. ที่คัดแยกจากดินตะกอนป่าชายเลน จังหวัดชลบุรี และระบุยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างสารออกฤทธิ์ยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรค 3 ชนิด ได้แก่ Escherichia coli, Staphylococcus aureus, และ Candida albicans รวมถึงศึกษาองค์ประกอบเบื้องต้นของสารที่ออกฤทธิ์ยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ จากการคัดแยกเชื้อกลุ่ม Bacillus จำนวน 14 ไอโซเลท พบว่าสารสกัดหยาบของเชื้อจากไอโซเลท A1-3 มีความสามารถในการยับยั้งเชื้อก่อโรคทั้งสามชนิด เมื่อประเมินค่าความเข้มข้นต่ำสุดในการยับยั้ง (MIC) และค่าความเข้มข้นต่ำสุดในการฆ่าเชื้อ (MBC) ด้วยวิธีวิธีเจือจางในอาหารเลี้ยงเชื้อเหลวแบบไมโคร พบว่าสารสกัดจากเชื้อ A1-3 มีฤทธิ์ยับยั้งต่อ C. albicans โดยมีค่า MIC และ MBC เท่ากับ 50,000 ไมโครกรัม/มิลลิลิตร ส่วนเชื้อ E. coli และ S. aureus มีค่า MIC และ MBC มากกว่า 50,000 ไมโครกรัม/มิลลิลิตร การระบุสายพันธุ์ด้วยการวิเคราะห์ลำดับเบส 16S rRNA แสดงให้เห็นว่าเชื้อ A1-3 มีความใกล้เคียงกับ Halobacillus mangrovi 99.52% และเมื่อทำการวิเคราะห์แผนภูมิต้นไม้ มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับเชื้อ H. mangrovi โดยมีค่าความเชื่อมั่น (bootstrap value) 97% กับเชื้อ H. mangrovi อีกทั้งยังสอดคล้องกับการวิเคราะห์ draft genome ที่บ่งชี้ความเหมือนของสายพันธุ์ (Homologous species) ด้วยโปรแกรม Nr Annotation พบว่าเชื้อ A1-3 มีลำดับโปรตีนที่เหมือนกับ H. mangrovi 86.29% นอกจากนี้เมื่อวิเคราะห์จีโนมด้วยโปรแกรม antiSMASH พบว่าจีโนมของเชื้อ H. mangrovi มีกลุ่มยีนที่สามารถสังเคราะห์สารทุติยภูมิ กลุ่ม Terpene บริเวณ Region 1.4 โดยมีลำดับยีนและโครงสร้างที่เหมือนกับลำดับยีนของเชื้อ Halobacillus halophilus DSM 2266 ในฐานข้อมูล BGCs (MIBiG accession number: BGC0000645) ที่มีค่า % similarity เท่ากับ 100% การค้นพบกลุ่มยีนสังเคราะห์สารกลุ่ม Terpene นี้สนับสนุนผลการทดลององค์ประกอบเบื้องต้นของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในการยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคทั้งสามชนิดด้วยวิธี TLC-Bioautography ซึ่งตำแหน่งของสารที่แสดงฤทธิ์ยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์เมื่อตรวจสอบด้วย anisaldehyde-sulfuric acid แสดงว่าเป็นสารกลุ่ม terpene หรือ terpenoid ข้อมูล draft genome ของเชื้อ H. mangrovi ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างสารออกฤทธิ์ยับยั้งเชื้อก่อโรคทั้งสามชนิดนี้สามารถใช้เป็นฐานข้อมูลระดับยีน เพื่อเป็นแนวทางในการพัฒนาต่อยอดสารออกฤทธิ์จากธรรมชาติโดยใช้องค์ความรู้ด้านพันธุวิศวกรรม ซึ่งอาจเป็นทางเลือกใหม่ในการรักษาโรคที่เกิดจากเชื้อดื้อยาในปัจจุบัน