زیست فناوری

چکیده اتانل به عنوان یک سوخت زیستی تجدید پذیر جایگزین مناسب و بی نقصی برای سوخت های فسیلی چالش بر انگیز به نظر می رسد. باکتری گرم مثبت باسیلوس سوبتیلیس توانمندی های ذاتی مثبت متعددی برای تبدیل شدن به یک باکتری تولید کننده اتانل نشان میدهد از جمله توانایی تخمیر طیف گسترده ای از قند های حاصل از هیدرولیز زیست توده لیگنوسلولزی. تبدیل این باکتری تجزیه کننده سلولز به یک باکتری تولید کننده اتانل، با روشهای مهندسی متابولیک و از طریق وارد کردن اپرون تولید اتانل از باکتری زیموموناس موبیلیس به دو فرم پلاسمیدی و اپی زومال، صورت گرفت و در نهایت سویه های SR1، SR21 و SR22 ایجاد شدند. در سویه های SR21 و SR22 ژن لاکتات دهیدروژناز نیز حذف شد، این سویه ها اهمیت تولید کوفاکتور NAD+ و تاثیر آن بر رشد بی هوازی باکتری را نشان دادند. با توجه به نقش یون Fe2+ در فعالیت آنزیم الکل دهیدروژناز II و تامین NAD+، بررسی میزان تولید اتانل در سویه های نوترکیب در حضور این یون انجام شد و تاثیر مثبت آن در بهبود رشد سویه ها در شرایط بی هوازی نشان داده شد. در نهایت بازده تولید اتانل توسط سویه های SR1، SR21 و SR22 به ترتیب 8/53%، 7/86% و 9/83% بود.

چکیده با افزایش روزافزون تعداد ساختارهای اضافه شده به پایگاه‌های اطلاعاتی نظیر PDB، اهمیت مقایسه‌ی ساختاری پروتئین‌ها به منظور بررسی روابط تکاملی بین خانواده‌های مختلف، پیشگویی ساختار و عملکرد در پروتئین‌های تعیین ساختار نشده و نیز طبقه‌بندی ساختاری در پروتئین‌ها ضروری به نظر می‌رسد. برنامه‌های همردیفی ساختاری در پروتئین‌ها به دلیل حجم بالای محاسبات در مقایسه با روش‌های متداول ردیف‌بندی توالی‌ها کندتر هستند و جواب‌های تخمینی را ارائه می‌کنند. از اینرو، طراحی الگوریتم‌های جدید در این زمینه یک مسئله‌ی باز محسوب می‌شود. هدف از این تحقیق، ارائه‌ی الگوریتمی جدید بر مبنای منطبق سازی گراف‌ها جهت انجام ردیف‌بندی‌های ساختاری چندتایی در پروتئین‌ها با استفاده ازبرنامه‌ی NetAl است. ورودی برنامه‌ی PSNetAl فایل‌های ساختاری پروتئین به فرمت PDB است. برای تمامی فایل‌های ساختارهای پروتئین، گراف‌های غیرجهت‌دار و مبتنی بر فاصله ساخته می‌شود و با استفاده از الگوریتمی پیشرونده، همردیفی چندتایی شبکه‌ها انجام می‌شود. بزرگترین زیرگراف مشترک حاصل از همردیفی‌های چندتایی در انتهای برنامه شامل رأس‌های مشترک میان تمامی ساختارهای ورودی است. چنانچه میان ساختارهای ورودی شباهت‌های ساختاری و تکاملی وجود داشته باشد، انتظار می‌رود که موتیف‌های ساختاری مشترک با انجام همردیفی چندتایی شبکه‌ها در بزرگترین زیرگراف مشترک قابل مشاهده باشند. به منظور بررسی عملکرد برنامه، مجموعه داده‌ای شامل 76 خانواده‌ی پروتئینی با متوسط یکسانی بیش از 50% و حداقل دارای سه عضو از پایگاه داده‌ی HOMSTRAD استخراج شد. نتایج حاصل از این خانواده‌ها نشان می‌دهد که همردیفی‌های ساختاری بدرستی انجام شده است و در نتیجه‌ی آن در 67 خانواده از مجموع 76 خانواده بیش از 90% موتیف‌های ساختاری در بزرگترین زیرگراف مشترک دیده می‌شود.

چکیده یکی از روش‌های نوین مورد استفاده در برنامه‌های اصلاحی گیاهان مشخص نمودن مکان های صفت کمی (QTL) در ژنوم به کمک نشانگرهای مولکولی می‌باشد. به منظور شناسایی QTL برای صفات شیمیایی نظیر درصد تجمع نیکوتین، کلر، قند و مقدار خاکستر به جا مانده از سوزش در توتون‌ شرقی، یک جمعیت ژنتیکی متشکل از 55 لاین خویش آمیخته نوترکیب حاصل از تلاقی SPT406 (لاین پدری) و Basma seres 31 (لاین مادری) در رابطه با صفات ذکر شده مورد ارزیابی قرار گرفت. برای شناسایی QTL از نقشه پیوستگی که با استفاده از 103 لاین خویش آیخته نوترکیب و با 14 نشانگر SSR، 24 نشانگرISSR و 26 نشانگر رتروترنسپوزون تهیه شده بود و 7 گروه پیوستگی را در بر می گرفت استفاده گردید. پنج QTL برای صفات مورد مطالعه شناسایی شد. تغیرات فنوتیپی توجیه شده توسط QTL های شناسایی شده بین 34/0 و 70/0 متغیر بود. در این تحقیق برای صفت قند هیچ QTLی شناسایی نشد. شناسایی QTL های مشترک برای برخی صفات بررسی شده می‌تواند ناشی از اثرات پلیوتروپی و یا پیوستگی نواحی ژنومی دخیل در کنترل این صفات باشد. شناسایی QTL های مشترک اهمیت زیادی در به‌نژادی گیاهان دارد، زیرا گزینش هم‌زمان چند صفت را امکان‌پذیر می‌سازند.

چکیده امروزه توسعه فرآیندهای تبدیل موثر ضایعات کشاورزی برای تولید مواد شیمیایی با ارزش بالا توجه زیادی را به خود جلب کرده است. اویسلازها یکی از مهم‌ترین آنزیم‌های صنعتی برای اکثر فرآیندهای تبدیل زیستی هستند. در این مطالعه، برای جداسازی باکتری مولد اویسلاز، نمونه‌ها به محیط مایع اختصاصی AVI براث تلقیح و به مدت یک هفته در دمای 50 درجه سانتی‌گراد انکوبه شدند. باکتری‌های ترموفیل و دارای هاله شفاف (نشان دهنده اویسلاز خارج سلولی) خالص‌سازی و جداسازی شدند. باکتری AV8 که بیشترین میزان هاله شفاف را نشان داد، برای مطالعات بعدی انتخاب شد. نتایج مطالعات بیوشیمیایی و آنالیز ژن 16S rRNA نشان داد که این سویه متعلق به جنس باسیلوس می‌باشد. تولید اویسلاز تحت پارامترهای محیطی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. منبع بهینه کربن و نیتروژن، جهت تولید آنزیم اویسلاز به ترتیب شامل ساکارز (5/0 درصد) و عصاره مخمر (25/‌0 درصد) به دست آمد. سپس آنزیم اویسلاز با استفاده از سولفات آمونیوم، دیالیز و ستون کروماتوگرافی تبادل یونی Q--سفارز به طور نسبی خالص‌سازی شد. نتایج نشان داد که آنزیم در محدوده دمایی 70-30 درجه سانتی‌گراد پایدار بوده و در 70 درجه سانتی‌گراد بیش‌ترین فعالیت را داشت. فعالیت و پایداری بهینه اویسلاز در pH 6 مشاهده شد. این ویژگی‌ها نشان می‌دهد که این آنزیم یک اویسلاز ترموفیل و اسیدوفیل است. علاوه بر این، فعالیت اویسلاز به وسیله متانول (138 درصد) و کلروفرم (107 درصد) نسبت به نمونه فاقد حلال افزایش پیدا کرد. این نتایج خاطر نشان می‌سازد که اویسلاز AV8 کاربردهای بالقوه‌ای برای استفاده در صنایع مختلف را دارا می‌باشد.

چکیده دئوکسی ریبوزیم محدود کننده وابسته به کوفاکتور مس از منحصر به فرد ترین دئوکسی ریبوزیمهای شناخته شده میباشد. ویژگی این آنزیم برش اختصاصی تک رشته DNA و تشکیل ساختار DNA سه رشته است که برای شناسایی سوبسترا ضروری میباشد. روش معمول برای سنجش فعالیت دئوکسی ریبوزیمها (با سوبسترای اسیدنوکلئیکی) بر پایه استفاده از سوبستراهای نشاندار رادیواکتیو میباشد که دارای پیچیدگیها و مشکلاتی است. در مطالعه حاضر، با استفاده از طیف سنجی فلورسانس خارجی و جذب فرابنفش، روشهایی دقیق، سریع و ارزان برای مطالعه فعالیت آنزیم ارائه شده است. با توجه به اهمیت کلیدی ساختار این آنزیم در شناسایی و اتصال به سوبسترا با تشکیل ساختار سه رشته ای DNA، برای مطالعه ساختاری آنزیم از روش طیف سنجی دو رنگ نمایی دورانی استفاده شد. طیفهای به دست آمده از این روش نشان دهنده تغییرات ساختاری و شاهدی بر تشکیل DNA سه رشته در کمپلکس آنزیم-سوبسترا است. نشانگر سایبرگولد دارای تمایل بالای اتصال به DNA دو رشته در مقایسه با DNA تک رشته است. از تغییرات نشر فلورسانس سایبرگولد بعد از افزودن کوفاکتور به کمپلکس آنزیم-سوبسترا میتوان میزان فعالیت آنزیم را سنجید. در روش سنجش پررنگ شدگی پیوسته که بر پایه طیف سنجی فرابنفش است از پررنگ شدگی ایجاد شده پس از افزودن کوفاکتور به کمپلکس آنزیم-سوبسترا برای اندازه گیری فعالیت آنزیم استفاده شده است. نتایج نشان دهنده دقت بالای روش سنجش پررنگ شدگی نسبت به طیف سنجی فلورسانس خارجی است، به این دلیل که روش سنجش پررنگ شدگی بر پایه استفاده از ویژگیهای فیزیکوشیمیایی DNA و بدون دخالت عوامل خارجی می‌باشد.

چکیده در این مطالعه، نانو حاملهای دارورسان بر پایه هیبرید گرافن اکساید و گرافن اکساید احیاء شده با پلیمر پرشاخه پلی گلیسرول ساخته شد. عامل دار کردن مواد گرافنی از طریق پیوندهای غیرکووالانسی بین سیستم کونژوگاسیون π مواد گرافنی با سیگمنت آروماتیکی در نقطه کانونی پلیمر انجام شد. پلی گلیسرول پلیمری آبدوست و زیست سازگار است که سبب افزایش پایداری کلوئیدی و کاهش برهمکنشهای غیر ویژه مواد گراافنی در محیطهای فیزیولوژیک شد. بارگذاری کورکومین بعنوان داروی گیاهی ضد سرطان و غیر محلول در آب با زیست دسترسی اندک و سرعت متابولیزه بالا در داخل بدن، بسادگی بر روی این دو هیبرید انجام گرفت. نتایج نشان از ظرفیت بار گذاری بالای هیبرید گرافن اکساید احیاء شده(%49) در مقایسه با هیبرید گرافن اکساید (%15) به علت بازیافت سیستم کونژوگاسیون π در گرافن اکساید احیاء شده داشت. کارایی ضد سرطانی این دو نانو هیبرید دارویی بر روی سلولهای سرطان سینه انسانی MCF7 باآزمایش بقای سلولی به روش MTT مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حاملهای هیبریدی زیست سازگاری مناسبی دارند. همچنین نانو هیبریدهای دارویی حاصل ضمن افزایش حلالیت و پایداری کورکومین در محیط آبی، خاصیت ضد سرطانی قابل مقایسه با داروی آزاد کورکومین دارند. با توجه به ظرفیت بارگذاری بسیار بالایی هیبرید گرافن اکسایداحیاءشده نسب به هیبرید گرافن اکساید، می توان در دوزهای پایین هیبرید دارویی به غلظت موثر دارو دست یافت و این مزیت استفاده از این هیبرید نسبت به هیبرید دارویی گرافن اکساید می باشد.

چکیده کیتین، یکی از فراوان‌ترین پلی‌ساکاریدهای تجدید‌پذیر در طبیعت است که به طور گسترده در پوسته‌ی سخت‌پوستان، کوتیکول حشرات و دیواره‌ی سلولی قارچ‌ها یافت می‌شود. این پلیمر به دلیل خواص منحصر به فردی چون زیست‌سازگاری، زیست‌تجزیه‌پذیری و غیر سمی بودن دارای کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف می‌باشد. در مطالعه‌ی حاضر، ضایعات میگوی موزی، Penaeus merguiensis (ضایعات خرد شده در اندازه 10-8 میلی‌متر)، جهت استخراج کیتین به روش تخمیر میکروبی با استفاده از باکتری Pseudomonas aeruginosa، مورد استفاده قرار گرفت. به منظور پروتئین‌زدایی و معدنی‌زدایی ضایعات تحت تیمار باکتری، در غلظت‌های مختلف گلوکز (0، 10، 15 و 20% وزنی- حجمی) و مایع تلقیح (10، 15 و 20% حجمی- حجمی)، شرایط گرماگذاری به مدت 4 روز در دمای30 درجه‌ی سانتی‌گراد و در انکوباتور شیکردار (100 دور در دقیقه) انجام پذیرفت. نتایج حاصل ارتباط مستقیمی بین غلظت این پارامترها با میزان پروتئین‌زدایی و معدنی‌زدایی نشان داد. در بررسی اثر این پارامترها، غلظت گلوکز 20% و مایع تلقیح 20% به عنوان مقدار بهینه تعیین شد که منجر به تولید کیتینی با 86% حذف مواد پروتئینی و 76% حذف مواد معدنی گشت. بنابراین، تخمیر میکروبی، به عنوان یک روش مثبت و سازگار با محیط زیست، می تواند جهت استخراج کیتین با کیفیت بالا مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده تثبیت نوری مولکول های پیام رسان زیستی نظیر عوامل رشد و سایتوکین ها برای توسعه مواد فعال زیستی حائز اهمیت فراوان می باشد. زیرا اینگونه مواد سهم مهمی در کشت هدفمند سلولی، تثبیت نوری از طریق ایجاد اتصال جانبی در روکش ترمیمی دندان در دندانپزشکی، سیلانت زیستی در مهندسی بافت و به عنوان عامل جلوگیری از چسبندگی های بعد از عمل جراحی، طراحی و ساخت داربست سلولی و حکاکی نوری دارند. تثبیت نوری مولکول های پیام رسان زیستی فرآیندی به مراتب پیچیده تر از تثبیت آنزیم در یک راکتور زیستی یا فعل و انفعالات گیرنده-لیگاند می باشد، زیرا مولکول های پیام رسان زیستی بر روی سلول های زنده عمل می کنند که ساختار و وظایف خیلی پیچیده تر و مهمتری دارند. این مقاله مروری، پیشرفت های از گذشته تاکنون در زمینه تثبیت نوری مولکول های پیام رسان زیستی با کاربردهای پزشکی و زیستی را پوشش می دهد. ابتدا نگاهی خواهیم داشت بر حکاکی نوری و طرح دار کردن سلول ها، سپس به بررسی مولکول های پیام رسان زیستی و فرآیند تثبیت نوری و همچنین تثبیت همزمان چند ترکیب پرداخته می شود. از آنجایی که خواص مواد روی سطح به طور مستقیم نقش مهمی در عملکرد سلول و طرح دارکردن آن دارد، به همین دلیل به بررسی چسبندگی، مهاجرت و رشد سلولی خواهیم پرداخت. در انتها نیز سامانه های زیستی فعال در برابر تابش نورهای فرابنفش، مرئی و لیزر و نیز بعضی از کاربردهای درون سلولی آنها مورد بررسی قرار می گیرد.

چکیده یکی از منابع ارزشمند دارویی، موجودات زنده دریایی می‌باشند. در دهه‌های اخیر، ارزش تجاری این موجودات و کاربرد ترکیبات استخراج شده از آنها درتحقیقات بیولوژیکی و توسعه دارویی آنها را به عنوان یک منبع جدید و مهم برای داروهای ضدسرطانی مبدل ساخته‌است. میکروتوبول‌ها یکی از مهم‌ترین اهداف دارویی در سلول‌های سرطانی هستند و به‌طور گسترده‌ای مهارکننده‌های مربوط به آنها در حال توسعه می‌باشند. دراین مطالعه ساختار سه بعدی بیش از سه هزار ترکیب مرتبط با منابع دریایی بهینه شدند، سپس میانکنش آنها با ساختار کریستالوگرافی αβ-توبولین برای جایگاه‌های اتصال کلشی‌سین و اپوتیلون با استفاده از روش‌ غربال‌‌گری مجازی مبتنی بر ساختار (داکینگ) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از مطالعات داکینگ نشان داد که بعضی از ترکیبات با انرژی تمایل اتصال بیشتری نسبت به مهارکننده‌های کلشی‌سین و اپوتیلون به ساختار پروتئین اتصال می‌شوند. ترکیبات MNP05655 و MNP14107 به ترتیب برای جایگاه‌های کلشی‌سین و اپوتیلون به عنوان قوی‌ترین مهارکننده‌ها شناخته شدند و می‌توانند کاندیدای مناسبی برای مهار توبولین باشند.

چکیده کیتین وکیتوزان دو فرآورده بسیار مهم از پلیمرهای زیستی هستند که در صنایع مصارف بسیار بالایی در صنایع ارزشمند دارند. تبدیل کیتین به کیتوزان با روش استیل زدایی و به شیوه ذوب قلیایی است که بدون حضور اکسیژن انجام می‎شود.. تغییر ساختارشیمیایی، آلودگی شدید محیط زیست و دپلیمریزاسیون از مشکلات اساسی در صنعت تولید کیتوزان با کیفیت بالا می‎باشند. در این پژوهش برای تبدیل کیتین به کیتوزان بجای مواد شیمیایی از قارچ آسپرؤژیلوس نایجر سویه (ATHUM-10864)، مولد آنزیم داستیلاز استفاده شد.. کیفیت کیتوزان با آنالیزهای تجزیه عنصری دستگاه طیف سنجی مادون قرمز، پرتونگاری با اشعه ایکس، تعیین وزن مولکولی، درصد بلوری شدن، رنگ و ساختارمولکولی مشخص شد. نتایج نشان داد که بازده تبدیل کیتین به کیتوزان یا به عبارتی درجه استیل زدائی، در این روش 5±80 درصد است. کیتوزان حاصل دارای 4/44 درصد کربن، 8/9درصد نیتروژن، 2/7 درصد هیدروژن و 39/5 درصد اکسیژن بود. مختصات فیزیکی ان شامل درصد بلورینگی 94/5 و رنگ آن قهوه ای کمرنگ بود و ساختارشیمیایی هرواحد کیتوزان بصورت (C6H12NO4) بدست آمد. نتایج نشان ‎داد که جایگزینی روشهای زیستی به جای شیمیایی در دستیابی به این فرآورده با کیفیت مناسبی امکانپذیر بوده و موجب حذف استفاده از مواد شیمیایی مخرب محیط زیست نظیر هیدروکسیدسدیم غلیظ می‎شود.