زیست فناوری

چکیده فرآیند شارش اطلاعات از DNA به پروتین‌ها که به بیان ژن موسوم است، یک فرآیند پایه‌ای در زیست‌شناسی است. تنظیم بیان ژن‌ها پاسخ سلول‌ها به محرک‌های فراوانی بوده و برای آنها حیاتی است. ژن‌ها با بیان مشابه در یک سری آزمایش مناسب، ژن‌های هم‌بیان، به‌طور معمول توسط تنظیم‌کننده‌های یکسان مدیریت می‌شوند و باز هم به‌طور معمول تغییر در بیان آنها پاسخ به محرک‌های یکسانی هستند.
در این مقاله ما یک روش جدید ارایه کرده‌ایم که داده‌های مرتبط با بیان و هستی‌شناسی ژن‌ها را به‌کارگرفته و به‌وسیله آنها ژن‌های هم‌بیان را یافته و شبکه هم‌بیانی ژن‌ها را ایجاد می‌کند.
در ابتدای روش ایجادشده یک شبکه عصبی مصنوعی روابط بین خصایص منتسب‌شده به ژن‌ها توسط پروژه هستی‌شناسی ژن‌ها و میزان مشابهتی که در بیان با یکدیگر دارند را فرا می‌گیرد. به‌سادگی، خصایص گردآوری‌شده توسط هستی‌شناسی ژن‌ها شامل عملکرد، فرآیند، و محل فعالیت ژن‌ها هستند. بعد از پایان مرحله یادگیری، شبکه عصبی مصنوعی قادر است ژن‌های هم‌بیان را کشف کند. به‌علاوه، شبکه‌های زیستی از چندین گروه ژنی به‌هم‌پیوسته ساخته شده‌اند، به همین دلیل یافتن این گروه‌ها می‌تواند کیفیت شبکه‌های هم‌بیانی ساخته شده را بالا ببرد. بنابراین، در گام بعدی روش، یک شبکه عصبی مصنوعی دیگر گروه ژن‌ها را از روی همان خصایص هستی‌شناسی پیدا می‌کند. تحلیل‌های ما نشان دادند که نتایج روش ایجادشده شباهت زیادی به نتایج آزمایشگاهی دارد. همچنین، ما نشان دادیم که شبکه‌های هم‌بیانی ساخته‌شده توسط آن مشابه هم‌ارزهای زیستی و حتی مشابه آنهایی است که با داده‌های بدون نقص ساخته شده‌اند. درنهایت، ما از زبان C++ برای نوشتن روش استفاده کرده‌ایم و برنامه آن در دسترس است.

چکیده رمزگشایی توالی DNA برای همه شاخه‌های علوم زیستی، حیاتی است. توالی‌یابی نسل جدید (NGS)، رویکردی متفاوت در توالی‌یابی است که تحولی عظیم در علم زیست‌شناسی ایجاد کرده و جنبه‌های مختلفی از مطالعات در سطح ژنوم، ترنسکریپتوم، اپی‌ژنوم و متاژنوم را پوشش می‌دهد. در مقایسه با روش‌های سنتی، نسل جدید توالی‌یابی، با فراهم‌کردن پوشش بالای ژنومی، تفکیک‌پذیری در حد تک‌تک جفت‌بازها و رفع معایب نسل اول توالی‌یابی (توالی‌یابی سانگر)، روشی با کارآیی بالا برای آنالیز اطلاعات ژنومی و ترنسکریپتومی است. استفاده از نسل جدید توالی‌یابی برای بررسی ترنسکریپتوم موجودات زنده مدل و غیرمدل از سال‌های ۲۰۰۵ و ۲۰۰۶ پس از تجاری‌شدن دستگاه‌های شرکت‌های مختلف مثل ABI/SOLiD Illumina، Roch/۴۵۴ Life Science و Solexa آغاز شده است. در سال‏های اخیر تکنیک توالی‌یابی RNA برای شناسایی ژن‏های مرتبط با فرآیندهای رشدونموی و بررسی الگوهای بیان آنها در پاسخ به انواع تنش‏های زیستی و غیرزیستی، در اندام‏ها و مراحل متعدد رشدی در موجودات مختلف و همچنین میزان بیان ژن‌ها، تفکیک ایزوفرم‌های مختلف از یکدیگر، شناسایی امتزاج ژن‌ها، یافتن چندشکلی‌های تک‌نوکلئوتیدی (SNP)، عناصر تکراری، وقایع اتصال جایگزین، پیداکردن اسیدهای ریبونوکلئیک غیررمزگر، پیداکردن اگزون‌های ژنی و رونوشت‌های جدید، مناطق غیرترجمه‌شونده (UTR)، جهش‌های پیکری و غیره، به‌طور گسترده استفاده می‏شود. روش توالی‌یابی RNA شامل شناسایی نمونه‌های زیستی مناسب، استخراج RNAکل، غنی‌سازی RNAهای غیرریبوزومی، تبدیل RNA به cDNA و ساخت کتابخانه‌های توالی‌یابی، انتخاب قطعات براساس اندازه، اضافه‌کردن لینکرها، استفاده از توالی‌یاب‌ها یا پلت‌فرم‌های با توان عملیاتی بالا به‌منظور تولید صدها میلیون خوانش کوتاه، استفاده از نرم‌افزارهای خاصی به‌منظور کنترل کیفیت و تطابق خوانش‌ها با ژنوم مرجع یا ترنسکریپتوم، نقشه‌بردای و آنالیزهای پایین‌دستی است.

چکیده کتان سفید (Linum album) گیاهی علفی و دارویی است که لیگنان‌های مهمی مانند پودوفیلوتوکسین تولید می‌کند. پودوفیلوتوکسین و مشتقات آن، ویژگی‌های خواص ضدویروسی و ضدسرطان دارند. با توجه به این که ساخت شیمیایی پودوفیلوتوکسین اقتصادی نیست، تولید آن با کشت سلول گونه‌های سرده Linum، جایگزین سودمندی است. روش‌های زیادی برای افزایش تولید متابولیت‌های ثانوی در کشت سلول استفاده می‌شود .در این پژوهش، اثر کیتوزان بر رشد سلول و میزان پودوفیلوتوکسین، 1، 2، 3 و 5 روز پس از افزودن به محیط در کشت سلول گونه L album بررسی شد. بیشترین میزان پودوفیلوتوکسین، روز پنجم پس از تیمار، با اندازه‌ی دو برابر دیده شد. برای درک سازو کار کیتوزان، بیان ژن فنیل‌آلانین آمونیالیاز (PAL)، سینامیل آلکل دهیدروژناز (CAD)، سینامویل کوآ ردوکتاز (CCR) و پینورزینول لاریسی رزینول ردوکتاز (PLR) بررسی شد. بیان ژن‌ها بعد از افزودن کیتوزان، افزایش یافت و اوج بیان آن‌ها پس از 3 روز دیده شد. کیتوزان با اثر بر بیان ژن آنزیم‌های مسیر بیوسنتزی پودوفیلوتوکسین، باعث افزایش میزان پودوفیلوتوکسین شد.