زیست فناوری

چکیده میوه گیاه پنیرباد (Withania coagulans) سرشار از پروتئازهای اسیدی است و عصاره آبی آن از دیرباز برای تولید پنیر استفاده شده است. با این وجود، مطالعات اندکی در خصوص خالص‌سازی و تعیین خصوصیات بیوشیمیایی این آنزیم صورت گرفته است. از جمله شرایط مهم برای استفاده صنعتی از آنزیم می‌توان به دو مورد شامل پایداری آنزیم نسبت به یون‌های فلزی و عدم نیاز به یون برای پایداری و عملکرد اشاره کرد. بر این اساس، در این پژوهش، تاثیر غلظت‌های مختلف انواع یون‌های فلزی بر فعالیت، پایداری و تا حدی بر خصوصیات ساختاری پروتئاز خالص‌شده مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده مشاهده شد که آنزیم نسبت به سدیم‌کلرید و کلسیم‌کلرید نسبتاً پایدار است، ولی با افزایش بیشتر غلظت این نمک‌ها پایداری و فعالیت آنزیم به تدریج کاهش می‌یابد. همچنین، مشاهده شد که آنزیم نسبت به انواع یون‌های فلزی در غلظت‌های پایین پایدار است و تنها Hg²⁺ فعالیت و پایداری آنزیم را به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد. با مطالعه نقش Ca²⁺ در پایداری دمایی آنزیم مشخص شد که این یون هیچ نقشی در پایداری بالای آنزیم در دمای °C67 ندارد. علاوه بر این، با بررسی تاثیر یون‌های فلزی بر طیف فلوئورسانس ذاتی آنزیم مشاهده شد که تمامی یون‌های آزمایش‌شده شدت نشر را افزایش و موجب انتقال طول موج ماکزیمم به طول موج‌های کوتاه‌تر شدند. در مجموع نتایج حاصل از این مطالعه نشان از پایداری بالای این آنزیم در مقابل انواع یون‌های فلزی به‌ویژه یون‌های فلزات سنگین داشته و از این لحاظ برای استفاده در صنعت مطلوب است.

چکیده اندواستاتین رشد و پیشرفت تعداد زیادی از تومورها را از طریق اتصال به پروتئین‌های موجود در سطح سلول‌های اندوتلیال و ماتریکس خارج سلولی مانند اینتگرین، هپارین، ماتریکس متالوپروتئیناز2 و ترانس گلوتامیناز2 سرکوب می‌نماید. در سطح اندواستاتین یک موتیف غنی از آرژنین وجود داشته که جهت اتصال به برخی از پروتئین‌های مذکور ضروری هستند. نشان داده شده است که پپتید 27 آمینواسیدی مشتق از اندواستاتین مسئول اعمال ضد رگزایی و ضد توموری آن است و جهش هیستیدین‌های متصل شونده به Zn فعالیت آن را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. در مطالعه حاضر با توجه به اهمیت لوپ متصل شونده به Zn در انتهای آمین و آرژنین 27 در انتهای کربوکسیل، پپتیدهایی مطابق با این ناحیه و یک فرم جهش یافته حاوی جهش ایزولوسین 26 به آرژنین سنتز شدند و ساختار و میانکنش آنها با ماتریکس متالوپروتئیناز2 و ترانس گلوتامیناز2 با استفاده از روش‌های طیف سنجی فلوئورسانس، شبیه سازی دینامیک مولکولی و داکینگ مولکولی بررسی گردید. هدف از این مطالعه بررسی اثر کنار هم قرار گرفتن دو آمینواسید آرژنین با بار مثبت بر ساختار و میانکنش این قطعه از اندواستاتین بود. نتایج نشان دادند که قرار گرفتن دو آرژنین کنار یکدیگر در انتهای کربوکسیل موجب افزایش نوسانات در کل ساختار پپتید، تغییر ناحیه لوپ متصل شونده به یون Zn در انتهای آمین و منفی‌تر شدن انرژی اتصال پپتید به ماتریکس متالوپروتئیناز2 و ترانس گلوتامیناز2 می‌گردد. می‌توان چنین استنتاج نمود که دافعه آرژنین‌های با بار مثبت در انتهای کربوکسیل موجب القای تغییرات کانفورماسیونی در کل ساختار و بخش لوپ انتهای آمین گردیده است.

چکیده نمیوپسین از شانه‌دار نمیوپسیس لیدی از فتوپروتئین‌های وابسته به کلسیم بوده که همچون فتوپروتئین‌های متعلق به خانواده کیسه تنان حین واکنش با کلنترازین نور آبی را به صورت فلش ساطع می‌کند. تاکنون، بیشترین بررسی‌ها روی فتوپروتئین‌های خانوداه کیسه تنان انجام شده‌است و اطلاعات اندکی در مورد مکانیسم فتوپروتئین‌های شانه‌داران و جایگاه اتصال به کلنترازین آنها وجود دارد. در این تحقیق، سه آمینواسید مهم درگیر در حفره اتصال به کلنترازین نمیوپسین توسط باقیمانده‌های متناظر با فتوپروتئین‌های بسیار شناخته شده از خانوداه کیسه‌تنان جایگزین گردید. بدین منظور جهش‌های W59K، N105W و L127W با در نظر گرفتن شبکه پیوند هیدروژنی در اطراف حلقه‌های مهم کلنترازین انجام شد. جهش یافته‌ها هیچ گونه فعالیتی از خود نشان ندادند. اسپکتروسکوپی CD و فلورسانس و مدلسازی ملکولی نشان داد که تغییرات ساختاری در جهش یافته‌ها به ویژه N105W و L127W نسبت به فرم وحشی محسوس است. عدم فعالیت در این جهش یافته‌ها دلیلی بر وجود این آمینواسیدها در حفره اتصال یا نقش‌شان در مکانیسم عمل است. به نظر می‌رسد چینش آمینواسیدها در حفره اتصال به کلنترازین مربوط به دو خانواده کیسه-تنان و شانه‌داران نسبت به هم متفاوت می‌باشد طوری که جایگزینی این آمینواسیدها با آمینواسیدهای متناظرشان از خانواده دیگر (نظیر جهش‌های این تحقیق) یکپارچگی مورد نیاز جهت عملکرد بیولومینسانسی آن را از بین برده و چنان تغییرات ساختاری را منجر می‌شود که باعث غیرفعال شدن این پروتئین می‌گردد.

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 ترمولیزین یک پروتئاز پایدار دمایی حاصل از باسیلوس ترموپروتئولیتیکوس می‌باشد. این آنزیم از نظر صنعتی مهم بوده و بویژه در سنتز پپتید کاربرد دارد. با توجه به کاربرد‌های صنعتی ترمولیزین، مطالعات زیادی بر روی آن انجام شده است. در تحقیق حاضر، نقش کلسیم در پایداری دمایی، pH اسیدی، در برابر عوامل دناتوره کننده (اوره و SDS) و نمک NaCl مطالعه گردید. پارامتر t1/2 در عدم حضور کلسیم، در دماهای 80 ، 85 و 90 درجه سانتی‌گراد به ترتیب 7، 3 و 1 دقیقه، اما در حضور کلسیم به ترتیب 95˃، 45 و 16 دقیقه بود. کلسیم تأثیر چندانی بر پایداری آنزیم در pH اسیدی نداشته است. همچنین، بررسی اثر دناتورانت‌ها نتایج متفاوتی نشان می‌دهد. در مورد SDS، درصدی از دناتورانت که فعالیت آنزیم را به نصف رساند، در عدم حضور کلسیم 1/0 و در حضور کلسیم 9/0 درصد (W/V) بود. اما در اوره، فعالیت آنزیم در حضور دناتورانت نه‌تنها دچار کاهش نشد، بلکه با افزایش روبرو شد و تفاوت قابل ملاحظه‌ای بین حالات حضور و عدم حضور کلسیم مشاهده نشد. تا غلظت 3 مولار NaCl، پایداری ترمولیزین در حضور کلسیم افزایش و در عدم حضور کلسیم اندکی کاهش یافته است. اما در غلظت بالاتر NaCl کاهش پایداری در هر دو مورد دیده شد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که پایداری دمایی ترمولیزین و پایداری در برابر SDS به‌شدت وابسته به کلسیم می‌باشد، پایداری در برابر اوره و NaCl وابستگی نسبی به کلسیم را نشان می‌دهد و در pH اسیدی، پایداری آنزیم وابستگی به کلسیم ندارد.