زیست فناوری

چکیده مطالعات اخیر نشان داده است که کروناویروس سندرم حاد تنفسی-2 چرخه زندگی خود را با اتصال به گیرنده آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 برای ورود به سلول های میزبان آغاز می کند. کروناویروس سندرم حاد تنفسی‌-2 با کمک پروتئین اسپایک که روی غشای ویروس جای دارد به آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 متصل شده و وارد سلول های میزبان در ریه‌ی انسان می‌شود. از اینرو با مهار آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 می توان جلوی ورود ویروس به سلول میزبان و در نتیجه جلوی بیماری زایی و گسترش بیماری کروناویروس ۲۰۱۹ (کووید- ۱۹) را گرفت. در این تحقیق یک استراتژی ترکیبی شامل غربالگری مجازی بر پایه مدل فارماکوفوری، مطالعات داکینگ مولکولی، و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای شناسایی مهار کننده های جدید آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 ، جهت مقابله با کووید-19 بکار گرفته شد. به این منظور ابتدا مدل فارماکوفوری مناسب تهیه و از آن به عنوان فیلتر برای غربالگری مجازی در پایگاه داده ZINC استفاده شد. اتصال ترکیبات حاصل از غربالگری مجازی با جایگاه فعال آنزیم با مطالعات داکینگ مولکولی بررسی و در نهایت، 6 لیگاند با انرژی های آزاد اتصال کمتر از 11- کیلوکالری بر مول و داشتن جهت گیری مناسب در جایگاه فعال به‌عنوان مهار کننده های جدید آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 انتخاب شدند. شبیه سازی دینامیک مولکولی روی ترکیب ZINC39880968 انجام و نتایج بدست آمده تایید کننده مطالعات داکینگ مولکولی بود.

چکیده امروزه، مهندسی بافت استخوان راه­کارهای ویژه­ای جهت ترمیم بافت استخوانی بواسطه ترکیب مواد زیستی به همراه یک داربست، جهت فراهم سازی سلول­های مناسب جهت استخوان­سازی و فاکتورهای رشد به وجود آورده است. در این تحقیق، با روش­های بیوانفورماتیکی پپتید فیوژنی طراحی شد که می تواند به فاکتورهای رشد دخیل در ترمیم بافت استخوان متصل و منجر به به دام انداختن این فاکتورها در محل ضایعه ­گردد. در این مطالعه در پپتید طراحی شده دمین متصل شونده به هپارین قرار داده شد و این پپتید با کمک داکینگ با فاکتور رشد در حالت های مونومر و دایمر کمپلکس گردید. ساختارهای کمپلکس بر اساس کمترین امتیاز حاصل شده که به ترتیب شامل 1117- و 912.5- بود انتخاب شدند. با توجه به نتایج داکینگ و شبیه سازی دینامیک مولکولی، این فیوژن پپتید قادر به اتصال به فاکتور رشد پروتئین های مورفوژنتیک استخوان می­باشد. بر اساس نتایج شبیه سازی برخلاف پپتید در حالت مونومر، تغییرات نمودار RMSD کمپلکس پپتیدی در حالت دایمر بعد از 10 نانو ثانیه از زمان شبیه­سازی به ثبات رسیده و تا پایان شبیه­سازی ثبات خود را حفظ کرده است. این نتایج نشان می دهد که کمپلکس حاصل در حالت دایمر در اتصال به فاکتور رشد با توجه به بررسی میزان فاکتور RMSD دارای الگوی بهتری از پایداری نسبت به حالت مونومر می باشد.

چکیده چکیده
افزایش مقاومت باکتری ها بعلت مصرف بی رویه پادزیست ها مشکل آینده بشریت است که می تواند منجر به بحران و همه گیری های وسیع در سطح جهان شود. به نظر می رسد ترکیبات ضدباکتری طبیعی مثل پپتیدهای ضدمیکروبی کاتیونیک اهمیت ویژه ای دارند و امکان مقاوم شدن باکتری ها نسبت به آنها کمتر است. Cap37 یا آزروسیدین پروتئینی است که از گرانول های نوتروفیل انسانی جداسازی شده و به عنوان یک پادزیست طبیعی عمل می کند. باقیمانده های 44- 20 پروتئینCap37 خاصیت ضدباکتریایی دارد. در این مطالعه جهت افزایش خاصیت ضدباکتریایی این پپتید دوجهش در پپتید مذکور طراحی شد. شبیه سازی دینامیک مولکولی پپتیدها در آب به مدت 50 نانوثانیه و همچنین شبیه سازی عبور پپتیدها از غشا لیپید A به عنوان مدل غشا باکتری ها با روش نمونه برداری چتری به منظور محاسبه پتانسیل نیروی میانگین انجام شد. نتایج نظری نشان داد که پپتیدی که حاوی ترادف SWRW است نسبت به پپتید طبیعی که حاوی ترادف (SQRS) یا جهش دیگر که حاوی ترادف WWRS است تمایل کمتری برای رسوب و تمایل بیشتری برای عبور از غشا دارد. پس می توان نتیجه گرفت که Cap37 با جهش SWRW فعالیت ضدمیکروبی بیشتری نسبت به پپتید طبیعی دارد. برای تایید نتایج نظری به دست آمده پپتید طبیعی و جهش یافته SWRW ساخته شد. نتایج آزمون MIC نشان دهنده خاصیت ضدباکتریایی پپتید مذکور بر روی تعدادی باکتری گرم منفی و گرم مثبت از قبیل اشرشیای کلای، کلبسیلا پنومونیه، استافیلوکوکوس اورئوس و باسیلوس سابتلیس بود و نتایج نظری را تایید کرد.

چکیده ‫ﺁﻧﺰیﻢ‬‫‪ⅮNA‬ﭘﻠﯿﻤﺮﺍﺯ‬ ‫‪PFU‬ﭘﺎیﯿﻦ‬ ‫ﺗﺮیﻦ‬‫ﻧﺮﺥ‬ ‫ﺧﻄﺎ‬ ‫ﺩﺭ‬ ‫ﻓﺮﺁیﻨﺪ‬ ‫ﻫﻤﺎﻧﻨﺪﺳﺎﺯﯼ‬ ‫ﺩﺭ‬ ‫‪PⅭR‬ﺭﺍ‬ ‫ﺩﺍﺭﺩ‪.‬‬ ‫ﺍﻣﺎ‬‫ﻧﻘﻄﻪ‬ ‫ﺿﻌﻒ‬ ‫ﺍیﻦ‬ ‫ﺁﻧﺰیﻢ‬ ‫ﭘﺎیﯿﻦ‬ ‫ﺑﻮﺩﻥ‬ ‫ﻗﺪﺭﺕ‬ ‫ﭘﺮﺩﺍﺯﺵ‬ ‫ﺁﻥ‬ ‫ﺍﺳﺖ‬ ‫ﮐﻪ‬ ‫ﭘﺲ‬ ‫ﺍﺯ‬ ‫ﺍﻓﺰﻭﺩﻥ‬ ‫ﺗﻘﺮیﺒ‬ا ‬‫‪۲۰‬‬ ‫ﻧﻮﮐﻠﺌﻮﺗﯿﺪ ‬‫ﺩﺭ‬ ‫ﺍﻧﺘﻬﺎﯼ‬ ‫ﭘﺮﺍیﻤﺮ‬ ‫ﺍﺯ‬ ‫ﺭﻭﯼ‬ ‫ﺭﺷﺘﻪ‬ ‫‪ⅮNA‬ ‫ﺍﻟ‬گو ﺑﻠﻨﺪ‬ ‫می‬ ‫ﺷﻮﺩ‪.‬‬ ‫ﺩﺭ‬ ‫ﺍیﻦ‬ ‫ﭘﮋﻭﻫﺶ‬ ‫ﻫﺪﻑ‬ ‫ﺍﻓﺰﺍیﺶ‬ ‫ﺗﻮﺍﻥ‬‫ﭘﺮﺩﺍﺯﺵ‬ ‫ﺁﻧﺰیﻢ‬ ‫ﺑﺎ‬ ‫ﻃﺮﺍحی‬ ‫ﻣﻨﻄقی‬ ‫ﻭ‬ ‫ﺍیﺠﺎﺩ‬ ‫ﺟﻬﺶ‬ ‫ﻧﻘﻄە‬ ‫ﺍﯼ‬‫ ﺩﺭ‬ ‫ﺁﻧﺰیﻢ‬ ‫ﺑﺎ‬ ‫ﮐﻤﺘﺮیﻦ‬ ‫ﻫﺰیﻨﻪ‬ ‫ﺁﻧﺘﺮﻭﭘﯽ‬ ‫ﻭ‬ ‫ﺁﻧﺘﺎﻟﭙﯽ‬‫ﺍﺳﺖ‪ .‬ﺑﻪ‬ ‫ﻣﻨﻈﻮﺭ‬ ‫ﻣﺮﺗﻔﻊ‬ ‫ﻧﻤﻮﺩﻥ‬ ‫ﻫﺪﻑ‬ ‫ﭘﮋﻭﻫﺶ‪،‬‬ ‫ﺍﺑﺘﺪﺍ‬ ‫ﻣﻘﺎیﺴﻪ‬ ‫ﺗﻮﺍلی ‫ﻭ‬ ‫ﺳﺎﺧﺘﺎﺭﯼ‬ ‫ﻣﯿﺎﻥ‬ ‫ﺁﻧﺰیﻢ‬ ‫ﻫﺎﯼ‬ ‫ﻫﻢ‬‫ﺧﺎﻧﻮﺍﺩﻩ ‬‫ﺑﺎ‬ ‫ﺗﻮﺍﻥ‬ ‫ﭘﺮﺩﺍﺯﺵ‬ ‫ﺑﺎﻻ‬ ‫ﺍﻧﺠﺎﻡ‬ ‫ﺷﺪ‪،‬‬ ‫ﺳﭙﺲ‬ ‫ﺟﻬﺶ‬ ‫ﻣﻨﺎﺳﺐ‬ ‫ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ‬ ‫ﮔﺮﺩیﺪ‬ ‫ﻭ‬ ‫ﺷﺒﯿە‬ ‫ﺳﺎﺯﯼ‬‫ﺑﺮﺍﯼ‬ ‫ﻧﻤﻮﻧ ﻪ‬‫ﻃﺒیعی‬ ‫ﻭ‬ ‫ﺟﻬﺶ‬ ‫یﺎﻓﺘﻪ‬‫ﺍﻧﺠﺎﻡ‬ ‫ﺷﺪ‬ ‫ﻭ‬ ‫ﺧﺮﻭﺟجی ‫ﺁﻥ‬ ‫ﻣﻮﺭﺩ‬ ‫ﺑﺮﺭسی ‬ ‫ﻗﺮﺍﺭ‬ ‫ﮔﺮﻓﺖ‬ ‫ﻭ‬ ‫ﻣﯿﺰﺍﻥ‬ ‫ﺍﻧﺮﮊﯼ‬ ‫ﺁﺯﺍﺩ‬ ‫ﺍﺗﺼﺎﻝ‬‫ﺁﻧﺰیﻢ‬ ‫ﻭ‬ ‫‪ⅮNA‬ﻧﺸﺎﻥ‬ ‫ﺩﺍﺩ‬ ‫ﮐﻪ‬ ‫ﻧﻤﻮﻧﻪ‬ ‫ﺟﻬﺶ‬ ‫یﺎﻓﺘﻪ‬‫ﺍﺗﺼﺎﻝ‬ ‫ﺑﻬﺘﺮﯼ‬ ‫ﻧﺴﺒﺖ‬ ‫ﺑﻪ‬ ‫ﺁﻧﺰیﻢ‬ ‫ﻃﺒیعی ‫ﺑﺎ‬ ‫‪ⅮNA‬‬ ‫ﺑﺮﻗﺮﺍﺭ‬‫می ‫ﮐﻨﺪ‪.‬‬

چکیده همه‌گیری کووید-19 یک بحران بهداشتی جهانی ایجاد کرده است و توسعه درمان‌های موثر برای جلوگیری از شیوع این بیماری و نجات جان میلیون‌ها نفر ضروری است. یکی از پروتئین‌های کلیدی درگیر در چرخه تکثیر SARS-CoV-2، ویروسی که باعث کووید-19 می‌شود، آنزیم پروتئاز اصلی، 3CL^pro است. این آنزیم به دلیل اهمیت بالایی که دارد، موضوع تحقیقات مولکولی، ساختاری و بالینی است و تلاش‌هایی برای تولید داروهایی که می‌توانند فعالیت آن را مهار کنند، صورت گرفته است. یکی از این داروها ترکیب شیمیایی N3 است که اثر مهاری بالایی در برابر 3CL^pro دارد. هرچند، از دیدگاه طب سنتی، کمتر به این موضوع پرداخته شده است. در این پژوهش، مطالعات شبیه‌سازی میان‌کنش مولکولی داکینگ و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی تمام اتم (MD)، برای بررسی قابلیت 21 ترکیب بالقوه گیاهی بر مهار آنزیم 3CL^pro صورت گرفت. سه ترکیب با بالاترین احتمال مهارکنندگی از نتایج داکینگ مولکولی انتخاب شدند و تحت ns100 شبیه‌سازی MD قرار گرفتند تا پایداری و ویژگی‌های ساختاری-دینامیکی-انرژی آن‌ها بررسی شود. علاوه بر پایداری کمپلکس‌ها، نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان داد که هر سه ترکیب انتخابی ما ویژگی‌های ساختاری-دینامیکی قابل مقایسه‌ با N3 را به 3CL^pro القا می‌کنند و بنابراین، انتظار می‌رود که توانایی مهارکنندگی مشابهی در برابر این آنزیم داشته باشند. ترکیب شماره 5 دارای مطلوب‌ترین انرژی اتصال بود و به عنوان بهترین جایگزین گیاهی برای N3 پیشنهاد شد. نتایج پژوهش ما می‌تواند به‌طور مستقیم برای طراحی مطالعات تجربی با هدف مهار آنزیم 3CL^pro مورد استفاده قرار گیرد و در نتیجه، هزینه زمانی-مالی چنین مطالعاتی را کاهش دهد.

چکیده هدف: پروتئین شبه فولیستاتین 1 (FSTL1) نقش مهمی در تنظیم بقای سلول، تکثیر، تمایز، مهاجرت و تعدیل سیستم ایمنی بدن برعهده دارد. دمین FK این پروتئین دارای 10 باقیمانده سیستئین محافظت شده می‌باشد که 5 پیوند دی سولفیدی تشکیل می‌دهند. با وجود مطالعات گسترده در مورد عملکرد FSTL1، اطلاعات ساختاری محدودی از این مولکول مهم زیستی در دسترس می‌باشد. به نظر می‌رسد افزایش دانش ما در این زمینه باعث بهبود کاربردهای زیست فناوری این پروتئین مهم با ارزش بالینی شود.
مواد و روش‌ها: با استفاده از سرور SWISS-MODEL و با استفاده از ساختار کریستالی دمین FK پروتئین FSTL1 موش با کد (PDB: 6jzw) به عنوان الگو، مدل های ساختاری دمین FK پروتئین FSTL1 انسانی تهیه شد. در مرحله بعد ساختارهای حاصل با استفاده از نرم افزار Swiss-PDB Viewer 4.10، Chimera1.12، نمودار راماچاندارن و سرور PDBSUM، از نظر فاصله دو باقی‌مانده سیستئین، محدوده خطای مدل‌سازی و تشکیل باندهای دی‌سولفیدی بررسی شدند. سپس شبیه سازی دینامیک مولکولی با استفاده از بسته نرم افزاری AMBER و با میدان نیروی ff14SB انجام شد.
نتایج: نتایج نشان داد که دمین FK فاقد پیوند دی سولفیدی دارای ریشه میانگین مجذور انحراف‌ها (RMSD) و ریشه میانگین مجذور نوسانات (RMSF) ، بالاتری از دمین FK طبیعی است. علاوه براین، شعاع ژیراسیون در دمین فاقد پیوند دی سولفیدی، بطور قابل توجهی کمتر از دمین FK طبیعی است. نتایج حاصل بیان می‌کند که پیوندهای دی‌سولفیدی دمین FK در پایداری تاخوردگی ساختاری پروتئین نقش دارد و حذف این پیوندها باعث افزایش انعطاف‌پذیری ساختاری این دمین می‌شود.

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 مهارکننده‌های اینتگرین از طریق تغییر ویژگی‌های ساختاری و حرکتی اینتگرین نقش مهارکنندگی خود را اعمال می‌کنند. اما مکانیسم دینامیک مولکولی آن به‌طور مشخص کامل نیست. تومستاتین یک پروتئین ضدرگزایی مشتق شده از کلاژن است، اما اطلاعات کمی در مورد مکانیسم ضدرگزایی و ضد توموری آن در دست است. پپتید 19 آمینواسیدی مشتق شده از تومستاتین دارای ویژگی‌های ضد رگ زایی و ضد توموری مشابه پروتئین اصلی است. در این مطالعه با استفاده از داکینگ مولکولی و شبیه سازی دینامیک مولکولی به مطالعه مکانیسم مولکولی مهارکنندگی پپتید مذکور پرداخته شد. مطالعات نشان می‌دهد، جایگاه اتصال پپتید در مرز بین دمین های EGF-4 و Hybrid است. پپتید از طریق اندرکنش های هیدروفوب در مرز بین دمین های EGF-4/Hybrid اثر مهارکنندگی خود را اعمال می‌کند. همچنین نتایج مربوط به سطح در دسترس حاکی از اثر مهارکنندگی پپتید در باز شدن دمین های اینتگرین از یکدیگر و فعال شدن آن دارد. درواقع پپتید از طریق پایدارکنندگی حالت بسته اینتگرین نقش مهارکنندگی خود را اعمال می‌کند. این یافته‌ها می‌تواند در طراحی مهارکننده‌های نوین برای اینتگرین راهگشا باشد.

چکیده برهمکنش میان نانوذراتی همچون نانولوله های کربنی با پروتئین ها مورد توجه زیادی قرار گرفته است. کاربردهای بیومولکولی پیشرفته نانولوله های کربنی نیاز به درک متقابل برهمکنش آنها با مولکول های زیستی دارند. برهمکنش غیر کووالانسی پپتیدهای خونی مانند هپسیدین با نانولوله های کربن، اثرات مهمی در طیف گسترده ای از کاربردهای بیولوژیکی دارد، که از طریق آنالیز پارامترهای ترمودینامیکی برهمکنش بین نانولوله های کربنی و پپتید ها شناسایی می شوند. علاوه بر این، اثرات پارامترهای مختلف در نحوه برخورد نانولوله ها با پپتید و تغییرات ساختاری و پایداری پپتید مورد بررسی قرار می گیرند. در این مطالعه که بر اساس شبیه سازی دینامیک مولکولی صورت گرفت، تغییرات ساختاری هپسیدین 20 در برهم کنش با نانولوله ی دوجداره کربوکسیله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که نانولوله­­های­کربنی موجب بازشدن ساختار هپسیدین 20 و ایجاد تغییرات ساختاری در این پپتید میشوند. از طرفی باز شدن ساختار­ هپسیدین احتمالا منجر به تغییر میزان فعالیت آن می­شود. نتایج حاکی از این بود که تغییرات قابل توجهی در ساختار هپسیدین 20 در حضور نانولوله ی کربنی ایجاد می گردد.که این اختلاف مقادیر به خاطر تحرکات و جابجایی های لوپ وN - ترمینال پپتید هپسیدین 20 می باشد.

چکیده اهداف: به‌دلیل ظهور مقاومت‌های دارویی در سلول‌های سرطانی علیه داروهای رایج، امروزه توجه زیادی به توسعه داروهای ضدسرطان با مکانیزم‌های عملکرد جدید معطوف شده است. پارداکسین یک پلی‌پپتید نوروتوکسیک با خاصیت دوگانه‌دوستی است. هدف تحقیق حاضر بررسی برهمکنش پپتید ضدمیکروبی پارداکسین با غشای دولایه DPPC (متشکل از ۱و۲- دی‌پالمیتوئیل-اس‌ان-گلیسرو-۳-فسفاکولین) مدل با استفاده از شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی بود.
مواد و روش‌ها: در مطالعه شبیه‌سازی حاضر شبیه‌سازی‌ها برای محیط‌های غشایی مختلف تحت شرایط pH خنثی طراحی شد. ابتدا سیستم عامل لینوکس برای نصب نرم‌افزار گرافیکی VMD ۱.۸.۶ (دینامیک مولکولی ویژوال) به ‌کار رفت. سپس نرم‌افزار گرومکس ۴.۵.۵ برای انجام همه شبیه‌سازی‌ها استفاده شد. ساختار pdb پپتید مورد نظر (۱XC۰) از بانک اطلاعاتی پروتئین تهیه شد و در شبیه‌سازی پپتید- لیپید از دولایه لیپیدی DPPC استفاده شد.
یافته‌ها: در مدت ۵۰۰نانوثانیه شبیه‌سازی، پپتید به داخل غشا نفوذ کرد. در سیستم DPPC تعداد پیوندهای هیدروژنی بین پپتید و دولایه لیپیدی ابتدا افزایش پیدا کرد و سپس تا پایان شبیه‌سازی تقریباً ثابت باقی ماند و متناسب با تعداد پیوندهای هیدرژنی بین پپتیدها و آب به‌مرور زمان کاهش پیدا کرد. پارداکسین با سطح غشا تماس و به غشا وارد شد. در حضور پپتید، ضخامت غشا و محدوده هر لیپید کاهش ولی ضریب نفوذ غشا افزایش یافت.
نتیجه‌گیری: مکانیزم عمل پارداکسین به ساختار دولایه غشایی وابسته است، به‌طوری که پپتید پارداکسین با سطح غشای دولایه لیپیدی DPPC تماس و به آن وارد می‌شود.