زیست فناوری

چکیده بیشتر بیماران کبدی مدت زیادی منتظر عضو پیوندی خواهند بود. توانایی سلول‌‌های بنیادی مزانشیمی در تمایز به سلول‌‌های شبه‌کبدی امید تازه‌ای برای درمان بیماری‌‌های کبدی است. مهندسی بافت، تمایز کبدی را با اتصال گروه‌‌های گوناگون مانند گلیکوزآمینوگلیکان‌‌هایی همچون هپاران‌سولفات به سطوح کشت، بهبود داده است. در تمایز کبدی، جدا شدن و مرگ سلول‌‌ها مشکلی است که کارایی سلول‌درمانی را کاهش می‌دهد. هدف این مطالعه، طراحی و ساخت بستری با الگوبرداری از ماتریکس خارج سلولی کبد است که بتواند از چسبندگی و تکثیر سلول‌های بنیادی مزانشیمی حمایت کند. در این پژوهش، کلاژن به‌گونه‌ای فیزیکی روی سطح ظروف کشت پلی‌استیرنی پوشش داده شد. برای تهیه‌‌ی بستر کلاژن-گلیکوزآمینوگلیکان، مولکول‌‌های هپاران‌سولفات، به صورت کووالان به‌وسیله‌ی EDC به کلاژن متصل شد. میزان چسبندگی سلول به روش شمارش سلولی و تکثیر سلول به دو روش شمارش سلولی و MTT بررسی شد. وجود گلیکوزآمینوگلیکان روی کلاژن به‌وسیله رنگ‌آمیزی با سافرونین o تأیید شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان چسبندگی سلول‌‌ها به ترتیب مربوط به ماتریکس کلاژن، کلاژن-هپاران‌سولفات و پلی‌استیرن است. بستر کلاژن نیز بیشترین میزان تکثیر سلولی را نشان می‌دهد؛ پس از آن، ماتریکس کلاژن-هپاران‌سولفات توانست بستر مناسب‌تری نسبت به سطح پلی‌استیرن برای تکثیر سلول‌‌ها فراهم کند. این مطالعه نشان می‌دهد که ماتریکس شبیه‌سازی‌شده کبدی با استفاده از کلاژن همراه با گلیکوزآمینوگلیکان می‌تواند چسبندگی و ماندگاری سلول‌‌های بنیادی مزانشیمی را در سطح بهتری در مقایسه با سطوح معمولی کشت سلولی حمایت کند.

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 مولکول‌‌های DNA بازهای نیتروژنی دارند که ویژگی‌‌هایی شبیه فلورفورها نشان می‌‌دهند. با این حال اسیدهای‌هسته‌ای از نوع DNA، ویژگی فلورسانسی بسیار ضعیفی دارند. از این رو شناسایی لیگاندهای متصل‌‌شونده به DNA که در حالت؛ نشر فلورسانس هستند و تنها بر اثر اتصال به مولکول‌‌های DNA نشر فلورسانس می‌‌یابد، بسیار کاربردی است. در این مقاله اثر یون‌های فلزی سدیم و پتاسیم بر القای ساختار چهاررشته‌ای) در الیگومری با نام PS2.M (GTG3TAG3CG3T2G2) بررسی شده است. با تشکیل پیچیده میان این ساختار DNA و مولکول Hemin، یک دزوکسی‌ریبوزایم یا DNAzym ایجاد می‌شود که فعالیت پراکسیدازی دارد. با طیف‌‌سنجی نور مرئی-فرابنفش، فعالیت الیگومرPS2.M به‌عنوان یک DNAzyme آشکار شد و طیف‌‌سنجی دورنگ‌‌نمایی دورانی، تشکیل ساختار چهاررشته‌ای DNA به‌وجودآمده از این الیگومر را نشان داد. فلورسانس ذاتی چهاررشته‌ای تشکیل‌‌دهنده دزوکسی‌‌ریبوزایم شبه-پراکسیدازی نیز بررسی شد و نتایج، افزایش شدت فلورسانس DNA در حالت چهاررشته‌‌ای را در مقایسه با حالت تک‌‌رشته‌‌ای نشان داد. افزون بر این، رنگ نامتقارن سیانینی (سایبرگُلد) به‌عنوان کاوشگر برای بررسی فلورسانس خارجی DNA چهاررشته‌‌ای مورد استفاده شد. این کاوشگر تمایز بالایی بین DNA تک‌‌رشته و چهاررشته‌‌ای نشان داد. سرانجام برهم‌کنش این رنگ با DNA با روش‌‌های دورنگ‌‌نمایی‌‌ دورانی و فلورسانس بررسی شد.

چکیده تبدیل زیست‌‌توده لیگنوسلولزی (مانند ضایعات کشاورزی) به سوخت‌‌های زیستی مانند اتانول، گزینه‌‌ای مناسب و اقتصادی برای بهبود امنیت انرژی است. اجزا اصلی سازنده لیگنوسلولز، شامل سلولز، همی‌‌سلولز و لیگنین است. وجود لیگنین، از هیدرولیز سلولز و تبدیل آن به قند و در نهایت، سوخت زیستی جلوگیری می‌‌کند. برای از بین بردن این مشکل، روش‌‌های مختلف شیمیایی، فیزیکی، فیزیکی- شیمیایی و زیستی پیشنهاد شده است. به‌دلیل وجود شرایط ملایم عملیاتی، جلوگیری از ایجاد ترکیبات سمی و پسماندهای خطرناک و نداشتن آثار مخرب جانبی، روش زیستی اهمیت ویژه‌‌ای دارد. مشکل اصلی روش‌‌های زیستی، بازدهی کمتر آن‌‌ها نسبت به سایر روش‌‌ها است. برای رفع این مشکل، در این پژوهش، تجزیه آنزیمی لیگنین موجود در ساقه برنج با آنزیم‌‌های پراکسیداز تولیدشده (منگنز پراکسیداز، لیگنین ‌‌پراکسیداز) از یک سویه قارچ پوسیدگی سفید،بررسی شد. برای اندازه‌‌گیری غلظت لیگنین و تعیین فعالیت‌‌ آنزیم‌‌های تولید شده به‌وسیله‌‌ی قارچ، به ترتیب از روش اندازه‌‌گیری جذب نوری لیگنین محلول در استیل بروماید و روش جذب نوری با معرف‌‌های اختصاصی استفاده شد. نتایج نشان داد که تیمار آنزیمی می‌‌تواند حداقل 30 درصد لیگنین موجود در زیست‌‌توده‌‌ی لیگنوسلولزی را حذف کند. ترکیب شیمیایی محیط کشت از نظر غلظت یون‌‌های فلزی مؤثر در تولید آنزیم‌‌های پراکسیداز مانند منگنز، مس و روی به روش رویه سطح پاسخ باکس بنکن بهینه شد. فعالیت آنزیمی در شرایط بهینه برای آنزیم‌‌های منگنز پراکسیداز و لیگنین ‌‌پراکسیداز نسبت به نمونه شاهد، چهار برابر افزایش یافت.

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.

چکیده هدف این پژوهش، یافتن ارتباط میان کارکرد و ساختار توالی پپتیدی مشتق از استئوکلسین در نتیجه تغییر یک گروه عاملی و تأثیر آن بر تشکیل نانوبلور هیدروکسی آپاتیت است. قطعه پپتیدی شامل 13 اسید آمینه از پروتئین استئوکلسین، بر اساس توانایی اتصال به کلسیم، الگوبرداری و به روش فاز جامد به دو صورت اسیدی و آمیدی ساخته شد. روش دورنگ‌‌‌نمایی دورانی برای بررسی ساختار و از میکروسکوپ الکترونی برای بررسی کارکرد پپتیدهای ساخته شده استفاده شد. همچنین اثر سمیت پپتیدهای ساخته شده بر سلول‌‌‌های استئوبلاستی ارزیابی شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی بیانگر تشکیل نانوبلور هیدروکسی آپاتیت در حضور پپتید آمیدی است؛ در حالی که ذرات فسفات کلسیم بی‌‌‌شکل در حضور پپتید اسیدی تشکیل شده است. بررسی ساختار دوم با استفاده از طیف دورنگ‌‌‌نمایی دورانی، ساختار راندتصادفی فنر با بیضی واری مولی کمتر برای پپتید آمیدی را تأیید کرد. بررسی اثر سمیت نشان داد که پپتید آمیدی، رشد سلول‌‌‌های استئوبلاستی را به‌گونه‌ای چشم‌گیر افزایش می‌‌‌دهد. نتایج میکروسکوپ الکترونی و میزان رشد سلول‌های استنوبلاستی، تأیید کننده افزایش فعالیت زیستی توالی پپتیدی در اثر تغییر گروه کربوکسیل به گروه آمیدی است. استفاده از پپتیدهایی که توانایی تشکیل مینرال‌‌‌های هیدروکسی آپاتیت را دارند، به خاطر فعالیت زیستی بالا و همچنین زیست سازگاری دلخواه، می‌‌‌تواند در ترمیم بافت استخوان موفقیت‌‌‌آمیز باشد.

چکیده به‌کارگیری آنزیم‌ها‌‌ در حلال‌‌های آلی به لحاظ بیوتکنولوژی و صنعتی حایز اهمیت است. یکی از مشکلات موجود در استفاده از آنزیم‌‌ها در حلال‌‌های آلی، کاهش پایداری آنزیم‌‌ها است. جهت رفع این مشکل از روش‌‌های پایدارسازی پروتئین‌‌ها همچون استفاده از افزودنی‌ها‌‌ بهره گرفته می‌‌شود. در این تحقیق فعالیت و پایداری آنزیم تریپسین در درصدهای مختلف از حلال‌‌های آلی مورد بررسی قرار گرفت. سپس با استفاده از ساکارز پایداری آنزیم در حلال‌‌های آلی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که فعالیت تریپسین در غلظت‌‌های مختلف از حلال‌‌های آلی کاهش می‌‌یابد. میزان کاهش در مورد DMF کمتر از سایر حلال‌‌ها است. با بررسی پایداری آنزیم مشاهده شد که پایداری آنزیم در حلال‌‌های آلی کاهش می‌‌یابد. این کاهش با افزایش Log P حلال‌‌ها رابطه مستقیم دارد. پایداری آنزیم در حضور DMF در مقایسه با سایر حلال‌‌ها بیشتر بود. با افزودن ساکارز، تریپسین در مقابل حلال‌‌ها پایدار گردید که میزان پایدار شدن در حلال DMF بیشتر از حلال‌‌های دیگر بود. در آخر با توجه به نتایج، جهت به‌کارگیری تریپسین در حلال‌‌های آلی، مخلوط DMF و ساکارز پیشنهاد می‌‌شود.

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.