زیست فناوری

چکیده آلودگی آب یکی از مهمترین مشکلات بشر است. BTEX ( بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و زایلن ) استفاده گسترده ای در صنعت دارند و دارای اثرات سرطانزایی بر انسان هستند. پس این بخش از آلودگیهای آب (ترکیبات آروماتیک محلول در آب) دارای اهمیت بیشتری هستند. سامانه های رصدی که میتوانند وجود BTEX را در منابع آبی تشخیص دهند از قبیل کروماتوگرافی گازی گرانقیمت هستند بنابر ابن به سامانه های ساده تری نیازمندیم که با استفاده از آن تعداد نمونه هایی را که به آنها مشکوک هستیم و باید با روشهای گرانقیمت تر تجزیه و تحلیل کنیم کاهش دهیم. زیست گزارشگرها زیر مجموعه ای از زیستحسگرها هستندکه جهت احساس و رصد بعضی محرکها استفاده می شوند. یک زیست گزارشگر یک موجود زنده مانند گیاه یا باکتری می باشد که به روش ژنتیکی طوری دستکاری شده است تا دارای یک پروموتر حساس به یک محرک شیمیایی یا فیزیگاهها اندازه گیری شود. در این تحقیق یک ژن پروتئین فلورسنت سبز به عنوان ژن گزارشگر در فرودست پروموتر حساس به BTEX ای به نام PtbuA1 در Escherichia coli قرار داده شده است و پاسخ آن به BTEX مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج ما نشان می دهد که زیست گزارشگر نسبت به تولوئن حساس است. دما و زمان بهینه زیستگزارشگر نیز مشخص شد.

چکیده لیپازها به عنوان یک گروه آنزیمی مهم باعث هیدورلیز و سنتز استرها می‌شوند. لیپاز سودوموناس فلوئورسانس یک نوع گرمادوست از لیپازها است که وزن مولکولی آن در حدود 33 کیلودالتون می‌باشد. در این تحقیق اثر غلظت‌های مختلف سوربیتول بر روی فعالیت و پایداری کنفورماسیونی سودوموناس فلوئورسانس لیپاز با استفاده از تکنیک‌های جذب و دورنگ‌نمایی دورانی مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج مطالعات ترمودینامیکی غلظت 6/. مولار سوربیتول برای اندازه‌گیری‌های سینتیکی بازتاخوردگی و واسرشتگی با استفاده از دستگاه فلوئورسانس جریان متوقف انتخاب شد. نتایج مطالعات سینتیکی نشان داد که واسرشتگی لیپاز از طریق دو مسیر متفاوت صورت می‌گیرد، یکی از آن‌ها مستلزم واسرشتگی و جدا شدن همزمان زیرواحدها بوده و دیگری دربرگیرنده یک فرآیند دو مرحله‌ای شامل جدا شدن زیرواحدها و به دنبال آن واسرشتگی کامل زیرواحدها می‌باشد. یافته‌های بدست آمده حاکی از آن بود که در حضور سوربیتول بیشتر جمعیت ملکول‌ها از طریق مسیر آهسته دچار واسرشتگی می‌شوند. نتایج سینتیکی بازتاخوردگی نیز نشان داد که در حضور سوربیتول سد انرژی واکنش بازتاخوردگی کاهش پیدا می‌کند.

چکیده لاکاز یک پلی فنل اکسیداز حاوی چندین اتم مس (multi-copper oxidase) می باشد، که دارای ساختار گلیکوپروتئینی بوده و به نام بنزن دیول: اکسیژن اکسیدو- ردوکتاز (benzenediol:oxygen oxidoreductase) شناخته می شود. طی تحقیقات صورت گرفته، مشخص گردیده است که آنزیم لاکاز می تواند در سم زدایی از ترکیبات آلاینده آروماتیک- از جمله مشتقات نفتی- و تبدیل آن ها به موادی با سمیت کمتر نقش داشته باشد. از طرفی، گیاه Festuca arundinacea با داشتن ریشه فیبری گسترده، موجب ایجاد محیط مناسب و افزایش تجزیه آلاینده های نفتی می شود. با در نظر داشتن این نکته که افزایش در فرآیند تجزیه آلاینده ها می تواند به واسطه حضور و تغییر فعالیت آنزیم های مختلف گیاه، صورت گیرد؛ در این تحقیق، تغییر فعالیت آنزیم لاکاز موجود در اندام های رویشی فستوکا تحت شرایط آلودگی خاک به غلظت های مختلف گازوئیل بررسی شده است. برای این منظور ابتدا بذرها در شرایط گلخانه ای درون گلدان های حاوی خاک آلوده به گازوئیل و گلدان های شاهد کشت گردیدند. پس از برداشت گیاهان در تیمارهای زمانی هفتگی به مدت چهار هفته، عصاره گیاهی حاوی لاکاز به طور جداگانه از بخش های هوایی و ریشه گیاهان استخراج شده و سپس تغییر فعالیت آنزیم با دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری گردید. نتایج نشان می دهند که اعمال تیمارهای آلودگی در خاک، در بسیاری از موارد منجر به افزایش فعالیت لاکاز نسبت به نمونه شاهد می گردد. به عبارتی گیاه با افزایش فعالیت لاکاز، توان خود را در تجزیه و همانندسازی هیدروکربن های آلاینده بیشتر می سازد.

چکیده در صنعت از آنزیم گزایلوزیداز باکتری سلنوموناس رومینانتیوم (SXA) برای تجزیه گزایلان کمپلکس دیواره سلولی استفاده می شود. مهمترین کاربرد صنعتی این آنزیم، تجزیه دیواره سلولی بافیمانده های گیاهی برای تولید سوخت زیستی (Bioethanol) می باشد. یکی از مشکلات صنعتی در استفاده از SXA، پایداری حرارتی نسبتاً پایین آن در دماهای بیش از °C 50 می باشد. هر زیرواحد این آنزیم هموتترامر دارای 4 آمینو اسید سیستئین آزاد می باشد. به نظر می رسد که سیستئین آزاد 286 نقثی در فعالیت آنزیمی ندارد. برای بررسی اثر سیستئین آزاد بر پایداری حرارتی SXA، این آمینو اسید با جهش زایی هدفمند به والین تبدیل گردید. جهش یافته مورد نظر سپس وارد مخمر پیکیا پاستوریس گردید و پارامترهای کینتیکی و پایداری حرارتی گزایلوزیداز جهش یافته با تیپ وحشی مورد مقایسه قرار گرفت. درحالی که دمای بهینه، pH بهینه و کارآیی کاتالایتیکی آنزیم جهش یافته تاحدود زیادی شبیه تیپ وحشی بود، نیمه عمر SXA جهش یافته در دمای °C 55 حدود 65% بیشتر از آنزیم طبیعی به دست آمد (نیمه عمر SXA جهش یافته در دمای °C 55 حدود 14 دقیقه تعیین گردید در حالی که در مورد آنزیم طبیعی حدود 5/8 دقیقه می باشد). نتایج این تحقیق نشان داد که حذف سیستئین آزاد موجود در بخش های درونی و آب گریز SXA منجر به افزایش میان کنش های آب گریز بین زنجیره های جانبی آمینو اسیدهای مجاور آن می گردد که در نهایت سبب بهبود پایداری حرارتی آن می شود که می تواند برای کاربردهای این آنزیم در زیست فناوری بسیار مهم باشد.

چکیده چکیده: لاکازها ازجمله پلی فنل اکسیداز ها هستند که توانایی اکسید نمودن تعداد زیادی از ترکیبات فنلیک شامل فنل ها ، پلی فنل ها، ترکیبات آروماتیک آمین دار و نیز استخلاف های غیر فنلی با استفاده از اکسیژن مولکولی به عنوان پذیرنده نهایی الکترون را دارند. بنابر این، این آنزیم ها در فرآیند های بیوتکنولوژی نظیر سیستم های تصفیه فاضلاب، زیست سالم سازی خاک آلوده و غیره کاربرد فراوان دارند. نتایج تحقیقات قبلی نشان از افزایش پایداری دمایی آنزیم لاکاز باکتری بومی Bacillus sp. HR03 با استفاده از تکنیک جهش زایی هدفمند (SDM) و نقش اسید آمینهE188 در ناحیه لوپ سطحی بین دومین 1 و2 در مقاومت دمایی آنزیم دارد. هدف از انجام این پژوهش بررسی مقاومت حلالی جهش یافته های اسید آمینه مذکور در حضور حلالهای دی متیل سولفوکساید (DMS) و دی متیل فرمامید (DMF) می باشد. مقایسه پارامتر های سنتیکی از جمله Kcat / Km ، ∆∆G‡و C50 نشان از افزایش پایداری آنزیم های جهش یافته نسبت به آنزیم وحشی داشته که کاربرد صنعتی چنین آنزیم هایی را سهل تر می نماید. کلید واژگان: آنزیم لاکاز، جهش زایی هدفمند، پایداری حلالی.

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 نانوذرات زیست تخریب پذیر پلی‌مری به دلیل انکپسوله شدن بهتر، رهاسازی کنترل شده، سمیت پایین و در دسترس بودن زیستی در انتقال دارو بسیار مورد توجه‌اند. انکپسوله شدن مواد دارویی در نانوذرات پلی‌مری می‌تواند اثرات درمانی چنین ترکیباتی را بهبود دهد. پلی‌مرها به دو دسته‌ی طبیعی و سنتزی تقسیم می‌شوند. کیتوزان به عنوان یک پلی‌مر طبیعی می‌تواند کاربردهای زیادی را در دارورسانی داشته باشد. هدف این مطالعه بهینه سازی تولید نانوذرات کیتوزان برای استفاده در انتقال دارو می‌باشد. نانوذرات کیتوزان بر اساس روش ionic gelation تهیه و تعیین ویژگی شدند. مورفولوژی نانوذرات تشکیل شده و توزیع اندازه‌ی ذره، بار سطحی و شاخص پراکندگی (PDI) آنها تعیین شدند. طیف FTIR در مورد نمونه‌های لیوفیلیزه ثبت شد و تشکیل نانوذرات را اثبات کرد. تحقیق حاضر نشان داده که اندازه‌ی ذرات و پتانسیل زتا را می‌توان با تغییر شرایط از جمله استفاده از نسبت‌های مختلف وزنی و حجمی کیتوزان و تنظیم pH کنترل نمود.

چکیده مالتوژنیک آمیلازها زیرگروهی از خانواده آلفا-آمیلاز است که توانایی هیدرولیز چندین پیش‌ماده مانند نشاسته، پلولان و سیکلودکسترین‌‌ها (CDs) را دارد، ولی سیکلودکسترین‌‌ها را به بقیه ترجیح می‌‌دهد و برخلاف سایر آلفا-آمیلازها داخل سلولی است. از این آنزیم در فرایندهای صنعتی بسیاری مانند صنایع غذایی، تخمیر و داروسازی می‌توان استفاده کرد. اثر غلظت‌‌های مختلف یون‌‌های فلزیCa²⁺ وK⁺ بر پایداری حرارتی آنزیم در دمای C° 65 مشخص کرد که یون کلسیم سبب کاهش و یون پتاسیم موجب افزایش پایداری حرارتی می‌شود. بر اساس بررسی‌های پیشین مشخص شده است که غلظت‌‌های مختلف یون‌های یادشده باعث کاهش یا افزایش فعالیت آنزیم می‌‌شود. ساختار دوم آنزیم با دورنگ‌نمایی دورانی در حضور و نبود یون‌‌های کلسیم و پتاسیم بررسی شد که درصد ساختار α-هلیکس در غلظت‌‌های 1 و 10 میلی‌مولار یون کلسیم نسبت به نبود یون، کاهش داشت اما در غلظت 5 میلی‌مولار، درصد ساختار α-هلیکس، افزایش چشم‌گیری نسبت به نبود یون نشان داد. درصد ساختار α-هلیکس در غلظت‌‌های 1 و 5 میلی‌مولار یون پتاسیم نسبت به نبود این یون، افزایش و در غلظت 10 میلی‌مولار کاهش داشت؛ در غلظت 10 میلی‌مولار یون پتاسیم، افزایش رندوم کویل نسبت به نبود یون دیده شد. برای بررسی ساختار سوم پروتئین در حضور و نبود غلظت‌‌های فوق، از روش فلورسانس ذاتی (با برانگیختگی در طول موج 280 نانومتر) استفاده شد که نشان داد یون کلسیم در غلظت‌‌های 1 و 5 میلی‌مولار سبب افزایش و در غلظت 10 میلی‌مولار موجب کاهش ساختار سوم می‌‌شود. یون پتاسیم نیز در همه‌ی غلظت‌ها سبب افزایش ساختار سوم پروتئین می‌شود. نتایج اسپکتروسکوپی هم‌خوانی خوبی با نتایج مربوط به پایداری حرارتی دارد. محاسبه پارامترهای ترمودینامیکی نشان می‌‌دهد که اثر ناپایدارکنندگی کلسیم و پایدارکنندگی پتاسیم به ترتیب آنتالپیک (کاهش ΔH^#) و آنتروپیک (کاهش ΔS^#) است.

چکیده ا امروزه یکیاز اهداف اصلی صنایع تولیدکننده‌‌ آنزیم‌‌ها،پایدارسازی این ملکول‌‌ها بدون کاهشفعالیتآن‌هااست. اسمولیت‌‌های پایدارکننده نوعی افزودنی است که کاربرد گسترده درافزایش پایداری آنزیم‌‌هادارد وبدونایجاد تغییرات مخرب در ساختمان آنزیم،‌‌سبب افزایش پایداری آن می‌‌شود. تاکنون پژوهشات زیادی برای بررسی سازوکار اسمولیت‌‌ها انجام شده است ولی جزئیات سازوکار آن‌ها هنوز مشخص نشده است.در این پژوهش اثرهم‌زمان دو اسمولیت پایدارکننده سوربیتول و ترهالوزبر فعالیت و پایداری ساختار آنزیم لیپاز سودوموناس سپاسیابا روش‌های طیف‌‌سنجی فرابنفش-مرئی، فلورسانس و دورنگ‌‌نمایی دورانی بررسی شده است. برای بررسی دقیق‌‌تر سازوکار اثر هم‌زماناین دو اسمولیت برساختارآنزیم و حلال مجاور آن، برای اولین بار تغییرات ضریب شکست و ضریب دی‌‌الکتریک حلال با روشتشدید پلاسمون‌‌های سطحی(SPR) نانو ذرات طلا مطالعه شده و سپس این نتایج با اثر جداگانه هر کدام از اسمولیت‌‌ها مقایسه شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که اسمولیت‌‌های ترهالوز و سوربیتول،فعالیت آنزیم را افزایش می‌‌دهند؛ در حالی که تأثیر هم‌زمان دو اسمولیت بر فعالیت آنزیم، بیشتر از اثرجداگانه هر یک از آن‌هااست. اسمولیت‌‌ها همچنین سبب افزایش محتوای ساختار دوم آنزیم می‌‌شوند. از طرفی نتایج بررسی طیف SPR نانوذرات طلا در حضور این دو اسمولیت نشان داد که ضریب دی‌‌الکتریک محیط اطراف نانو ذرات طلا،با این دواسمولیت دچار تغییرات محسوسی نمی‌‌شود. این نتایج بیانگر اثر تعاونی هر دو اسمولیت در حضور یک‌دیگر برای افزایش فعالیت و پایداری ساختاری آنزیم است.

چکیده در آنزیم α -آمیلاز (BAA)B. amyloliquefaciens ، رزیدیوهای 185 – 177 (ناحیه I یا لوپ) سازنده بخشی از محفظة‌ (Cage) مسئول اتصال به کلسیم هستند. لوپ موجود در BAA دارای دو رزیدیو بیشتر از همتای ترموفیل خود یعنی α -آمیلاز (BLA) B. licheniformis می‌باشد و رزیدیوی Arg176 موجود در این بخش با Glu126 از ناحیة‌ II (رزیدیوهای 131 – 118) ایجاد یک پل نمکی می‌کند که این ارتباط در آنزیم BLA به واسطه جایگزینی‌های R176Q، E126V حذف گردیده است و از سویی پایداری حرارتی آنزیم BAA به میزان زیادی به یون کلسیم وابسته است. در این تحقیق، اثر پل نمکی در پایداری حرارتی آنزیم بررسی گردید و برای مشخص شدن اهمیت ساختاری و عملکردی پل نمکی مذکور، ابتدا مدل مولکولی آنزیم ΔE126 به طریقه تئوری ساخته شد و در ادامه موقعیت و اثرات رزیدیوهای دو منطقه I و II از طریق برنامه‌های GETAREA و WHAT IF مورد بررسی قرار گرفت و سپس جهش فوق به وسیله جهش‌زایی هدفمند در ژن BAA ایجاد شد و پایداری حرارتی آنزیم جهش یافته و وحشی با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج حاصل از مدل مولکولی نشان داد که حذف پل نمکی از طریق اثر بر رزیدیوهای آبدوست و آبگریز موجود در دو منطقه I و II باعث افزایش نفوذ پذیری آنزیم به آب می‌گردد ونا پایداری حرارتی آنزیم جهش یافته نیز نتایج فوق را تأیید کرد. بنابراین وجود پل نمکی از طریق کاهش نفوذپذیری آنزیم به آب، مانع خروج کلسیم و غیرفعال شدن حرارتی آنزیم می‌گردد.