زیست فناوری

چکیده فاکتور رشد تغییرشکل‌دهنده بتا (TGF-β) پروتئین‌های دایمر پیام‌رسان هستند. ایزوفرم‌های TGF-β (TGF-β1 و β2 و β3) در بسیاری از روندهای سلولی از جمله مهار رشد، بازآرایی بستر خارج سلولی، گسترش بافتی، مهاجرت سلولی، تهاجم و تنظیم ایمنی نقش دارند. برای اهداف تحقیقاتی، TGF-βها با استفاده از سلول‌های یوکاریوتی دستکاری‌شده و یا سیستم‌های بیانی باکتریایی تولید می‌شوند. برای دست‌یابی به تخلیص کارآمد TGF-β با کروماتوگرافی تمایلی فلزی، سازه‌هایی با دنباله هیستیدینی متصل به دو انتهای آمینی (N-TGFβ) و کربوکسیلی (C-TGFβ) این پروتئین مدل‌سازی شد و با کمک ابزارهای محاسباتی اثر His-tag بر ساختار TGF-β بررسی گردید. ساختار سه بعدی پروتئین‌ها با استفاده از نرم‌افزار مدلر ساخته شد و دینامیک مولکولی پروتئین‌های مدل شده و TGF-β طبیعی در آب توسط پکیج گرومکس شبیه‌سازی شد. شبیه‌سازی دینامیک این پروتئین‌ها نشان داد زمانی که دنباله هیستیدینی به انتهای کربوکسیلی متصل می‌شود موجب افزایش جنبش اسیدآمینه‌های TGF-β می‌گردد و بر روی ساختار پروتئین نیز تاثیر می‌گذارد. این در حالی است که افزودن His-tag به انتهای آمینی چنین نتایجی را به همراه ندارد. به صورت خلاصه افزودن دنباله به انتهای کربوکسیلی ممکن است منجر به بهم‌ریختگی در ساختار، به خصوص در انتهای کربوکسیلی و حتی از دست رفتن تاخوردگی مناسب TGF-β شود.

چکیده با افزایش روزافزون تعداد ساختارهای اضافه شده به پایگاه‌های اطلاعاتی نظیر PDB، اهمیت مقایسه‌ی ساختاری پروتئین‌ها به منظور بررسی روابط تکاملی بین خانواده‌های مختلف، پیشگویی ساختار و عملکرد در پروتئین‌های تعیین ساختار نشده و نیز طبقه‌بندی ساختاری در پروتئین‌ها ضروری به نظر می‌رسد. برنامه‌های همردیفی ساختاری در پروتئین‌ها به دلیل حجم بالای محاسبات در مقایسه با روش‌های متداول ردیف‌بندی توالی‌ها کندتر هستند و جواب‌های تخمینی را ارائه می‌کنند. از اینرو، طراحی الگوریتم‌های جدید در این زمینه یک مسئله‌ی باز محسوب می‌شود. هدف از این تحقیق، ارائه‌ی الگوریتمی جدید بر مبنای منطبق سازی گراف‌ها جهت انجام ردیف‌بندی‌های ساختاری چندتایی در پروتئین‌ها با استفاده ازبرنامه‌ی NetAl است. ورودی برنامه‌ی PSNetAl فایل‌های ساختاری پروتئین به فرمت PDB است. برای تمامی فایل‌های ساختارهای پروتئین، گراف‌های غیرجهت‌دار و مبتنی بر فاصله ساخته می‌شود و با استفاده از الگوریتمی پیشرونده، همردیفی چندتایی شبکه‌ها انجام می‌شود. بزرگترین زیرگراف مشترک حاصل از همردیفی‌های چندتایی در انتهای برنامه شامل رأس‌های مشترک میان تمامی ساختارهای ورودی است. چنانچه میان ساختارهای ورودی شباهت‌های ساختاری و تکاملی وجود داشته باشد، انتظار می‌رود که موتیف‌های ساختاری مشترک با انجام همردیفی چندتایی شبکه‌ها در بزرگترین زیرگراف مشترک قابل مشاهده باشند. به منظور بررسی عملکرد برنامه، مجموعه داده‌ای شامل 76 خانواده‌ی پروتئینی با متوسط یکسانی بیش از 50% و حداقل دارای سه عضو از پایگاه داده‌ی HOMSTRAD استخراج شد. نتایج حاصل از این خانواده‌ها نشان می‌دهد که همردیفی‌های ساختاری بدرستی انجام شده است و در نتیجه‌ی آن در 67 خانواده از مجموع 76 خانواده بیش از 90% موتیف‌های ساختاری در بزرگترین زیرگراف مشترک دیده می‌شود.

چکیده باکتریوردوپسین پروتئینی غشایی است که در هالوباکتریوم سالیناروم به عنوان پمپ پروتون وابسته به نور عمل می‌کند. این پروتئین شامل هفت زیرواحد مارپیچ آلفا (مارپیچ‌های A تاG )، یک صفحه بتا و یک کروموفور رتینال است. مطالعات نشان می‌دهد که پروتئین باکتریوردوپسین دارای خاصیت جذب امواج مایکروویو می‌باشد. یکی از رایج‌ترین و اصولی‌ترین روش‌های مطالعه ماکرومولکول‌های زیستی شبیه‌سازی دینامیک مولکولی است. با استفاده از این روش می‎توان تغییرات و دینامیک ساختاری ماکرومولکول‌های زیستی و کمپلکس آن‌ها را مطالعه کرد. در پروژه حاضر، از مدلسازی‌ و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی استفاده شده است. پس از مرحله تعادل و جهت بدست آوردن ساختارهای یکدست تر در مرحله تولید، شبیه‌سازی‌ به مدت 15 نانوثانیه انجام شد، سپس به منظور بررسی مناطق مؤثر در جذب امواج مایکروویو شبیه‌سازی دینامیک مولکولی همراه با اعمال میدان الکتریکی به مدت زمان 786 پیکوثانیه که برابر با مدت زمان تناوب یک موج سینوسی در طیف رادار می‌باشد، روی کل ساختار پروتئین انجام شد. در نهایت، تغییرات کنفورماسیونی حاصل مورد بررسی قرار گرفت تا مناطق موثر در جذب امواج تعیین شود. مطالعه انجام گرفته نشان می‌دهد که امواج مایکروویو در فرکانس 8 گیگاهرتز و در بازه زمانی ذکر شده نمی‌تواند تغییرات ساختاری گسترده‌ای را در پروتئین ایجاد کند. از سوی دیگر تغییرات ساختاری برگشت‌پذیری در مناطق صفحه بتا و مارپیچ‌های D ، C و B تحت تأثیر میدان مشاهده گردید.

چکیده تحلیل شبکه ‏های زیستی علامت‏دار از زمینه ‏های پژوهشی جدید در سال‏های اخیر به شمار می رود. این مقاله به بررسی و مقایسه خوشه‏ های متعادل و انجمن‏های چگال به عنوان دو الگوی ساختاری متفاوت در تحلیل و کشف واحدهای ساختاری موثر در شبکه ‏ها می پردازد. اگرچه بنابر مطالعات موجود شبکه‏ های زیستی به سمت ساختار متعادل گرایش دارند، اما این پژوهش نشان می‏دهد که الگوی انجمن‏های چگال در شبکه های بازنویسی سلول‏هایecoli و yeast از طرح خوشه‏ های متعادل فاصله داشته و تعداد پیوند‏های منفی در آنها به طور معناداری بالا است. این فاصله به عنوان معیاری در ارزیابی و تحلیل ساختار و عملکرد سیستم پیشنهاد می‏شود. همچنین با وجود آنکه اکثریت پیوند‏های بین خوشه ‏های متعادل از نوع منفی می باشد، اما این تحقیق بر نقش پیوند‏های مثبت واسطه بین خوشه ‏های متعادل در پاسخ سیستم تاکید دارد. تحلیل داده ‏های تعدادی شبکه تنظیم ژنی نشان می‏دهد که اغتشاش در وضعیت ژن‏های این پیوندهای واسطه تاثیر مهمی در پاسخ کلی سیستم داشته و سبب ایجاد فاصله بیشتر تعادل جدید از وضعیت اولیه می گردد. به این ترتیب شناسایی خوشه‏ های متعادل و ارتباطات آنها، رویکرد موثری در تعیین واحدهای موثر عملکردی و ارتباطات کلیدی شبکه ‏ها فراهم می کند. این رویکرد در کاربردهایی نظیر هدفگیری ژنی و قطع ارتباطات موثر بین زیرواحدهای اصلی سلولی می تواند مفید واقع شود.

چکیده یکی از امید بخش‌ترین روش های درمان سرطان، القاء آپوپتوز در سلول‌های سرطانی است. به همین منظور، چندین آگونیست علیه گیرنده مرگ 5 (DR5) تولید شده است، که تحت ارزیابی بالینی قرار دارند. اساسا، با فعال شدن DR5 در سلول‌های سرطانی القاء آپوپتوز در مسیرهای داخلی و خارجی آغاز می گردد. این گیرنده در بخش خارج سلولی خود دارای چندین دومن عملکردی است، که در بین آنها دومن‌های غنی از سیستئین (CRDs) آن نقش کلیدی در القاء آپوپتوز با واسطه ی اتصال به TRAIL دارند. اخیرا مشخص شده است، اتصال آنتی بادهای منوکلونال آگونیست به دومن دیگری از ناحیه ی -N ترمینال DR5 نیز می تواند آپوپتوز را القا کنند. دومن‌های متغییر مشتق شده از زنجیره ی سنگین آنتی بادی های شتری به نام VHHها یا نانوبادی‌ها، کوچکترین قطعات مقاوم و کارآمدی هستند، که قادرند به آنتی‌ژن‌ها متصل شوند. این ویژگی های منحصر به فرد VHH ها ، باعث شده است که آنها کاندیداهای مناسبی برای تشخیص و درمان محسوب شوند. در این تحقیق با استفاده از تکنیک نمایش فاژی و ایمن کردن شتر با پپتید حاوی بخش اپی توپی (1ITQQDLAPQQRA12)، کتابخانه ژنی حاوی VHH شتری ساخته شد. با غربالگری این کتابخانه فاژِی، در طی مراحل غنی سازی موفق به جداسازی سه متصل شونده با تمایل بالا به این اپی‌توپ واقع در ناحیهNTR شدیم. با در نظر گرفتن نقش کلیدی این اپی‌توپ در القاء آپوپتوز، متصل شونده های انتخاب شده، می توانند کاندیداهای مناسبی برای راه اندازی آپوپتوز در سلول های سرطانی متفاوت باشند.

چکیده در این مقاله پیشگویی انعطاف پذیری قطعات پروتئینی بر پایه توالی اسید های آمینه آن ارائه خواهد شد. برای تعریف فاکتوری به منظور تشخیص میزان انعطاف پذیری از انرژی دو اسید آمینه متوالی استفاده شد. با استفاده از تحلیل‌ های آماری برروی این انرژی، عددی بین صفر و صد به هر جفت اسید آمینه تعلق می‌گیرد که آنرا عدد انعطاف پذیری می‌ نامیم. در نظر گرفتن اثرات همسایه‌ ها تا چهار همسایه اسید آمینه باعث بهبود پیشگویی انعطاف پذیری قطعات پروتئین می‌گردد. برای ارزیابی پیشگویی انعطاف پذیری قطعات پروتئینی از پروتئین‌ هایی که ساختمان آنها توسط NMR تعیین ساختار شده بود استفاده شد. عدم قطعیت در تعیین ساختار مناطقی که انعطاف پذیری بالایی دارند، مثل سر و ته زنجیره و حلقه‌ها باعث ایجاد مدل‌های مختلف ساختمانی می‌شود. مقایسه بین پیشگویی و پراکندگی زوایا در مدل‌های مختلف همبستگی بالایی را نشان می‌دهد که حاکی از دقت قابل اعتماد روش پیشگویی می‌باشد.