زیست فناوری

چکیده زمینه و اهداف: کاروتنوئیدها آنتی­اکسیدان­های زیستی بوده و در حفاظت بدن در مقابل بیماری­ها و پدیده پیری نقش مهمی ایفا می­کنند. کانتاگزانتین یکی از پرکاربردترین کاروتنوئیدها در صنعت و پزشکی می­باشد. هدف از این پژوهش، مطالعه خواص زیستی رنگدانه کانتاگزانتین و همچنین بهینه­سازی تولید آن در محیط کشت ارزان قیمت توسط سویه میکروبی مقاوم به اشعه دیتزیا ماریس بوده است.
مواد و روش­ها: کاروتنوئید باکتریایی، استخراج و خواص ضد باکتریایی، ضد توموری و سمیت سلولی آن بررسی شد. سپس با استفاده از روش شناسی سطح پاسخ اثر واسطه­های چرخه کربس و pH، بر تولید رنگدانه و زیست توده میکروبی در محیط کشت آب پنیر مورد بررسی قرار گرفت.
یافته­ها: حداکثر تولید رنگدانه به میزان 54/92 میلی­گرم بر لیتر در محیط کشت آب پنیر در pH 8 و در حضور mM 5/12 از سیترات، گلوتامات، مالات، و سوکسینات توسط روش سطح پاسخ به دست آمد. رنگدانه فوق هیچ گونه اثر سمیت سلولی سمیتی بر رده­های سلولی Hela، HFB وMCF-7 نشان نداد. به علاوه، رنگدانه فاقد خاصیت ضد باکتریایی بود.
بحث: سویه­های میکروبی مقاوم به اشعه، به دلیل پایداری آن ها و فعالیت آنتی اکسیدانی بالا کاندید بهتری در تولید رنگدانه­های میکروبی محسوب می­گردند. در این مطالعه، در جهت کاهش هزینه تولید کانتاگزانتین از محیط کشت آب پنیر استفاده شد. افزودن واسطه­های کربس در محیط کشت تخمیر، تولید رنگدانه توسط دیتزیا ماریس به طور چشمگیری افزایش داد.

چکیده در این کارتحقیقاتی، عصاره گیاهی میوه گواوا (Psidium guajava) به دلیل دارا بودن خاصیت کاهندگی، جهت سنتز نانو ذرات نقره (Ag-NPs) مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اثرات کاهندگی و محافظت خوب گواوا (PG)، سنتز نانوذرات نقره را در ابعاد نانو مهیا می-کند. طیف سنجی اشعه ماوراء‌بنفش(UV-vis)، پراش‌اشعه‌ایکس (XRD)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی انرژی اشعه ایکس (EDAX) جهت شناسایی نانو ذرات نقره سنتز شده با استفاده از روش زیستی به‌کار برده شده است. داده‌ها نشان می‌دهند که در اثر سنتز زیستی، نانو ذرات نقره با قطرهای 20-10 نانومتر تولید می‌شوند. مطالعات XRD درجه بالایی از بلورهای نانوذرات نقره منحصر به فرد با ساختار مکعبی مرکز پر (fcc) را نشان می‌دهد. نتایج FTIR به وضوح نشان داد که عصاره گواوا (PG)، حاوی -OH به عنوان یک گروه عاملی در واکنش کاهش و سنتز نانوذرات نقره عمل می‌کنند. فعالیت ضد باکتری Ag-NPs در برابر رشد گرم مثبت (S. aureus) با استفاده از SEM مورد آزمایش قرار گرفت. مهار در رشد گرم مثبت (S. aureus) در برابر Ag-NPs مشاهده شد. نتایج نشان می‌دهد که ذرات نقره سنتز شده به عنوان عامل ضد باکتری موثر عمل می کند. این ثابت شده است که ذرات نقره سنتز شده قادر به ارائه اثرات ضد باکتری بالا است و از این رو پتانسیل بالایی در آماده سازی داروهای مورد استفاده در برابر بیماری ها دارد.

چکیده نانومواد مبتنی بر گرافن به دلیل زیست سازگاری و زیست فعال بودنشان، همچنین توانایی آنها در بهبود تمایز استخوانی در حوزه کاربردهای زیست پزشکی مورد بررسی قرار میگیرند. در این مطالعه تحقیقاتی، ورق های کاهش یافته اکسید گرافن (rGO) به عنوان ماده پایه که با هیدروکسی آپاتیت و استرانسیوم بارگذاری شده (rGO/HAp-Sr)، جهت القا تمایز استخوان در سلول های بنیادی مزانشیم چربی مورد استفاده قرار گرفت. برای تعیین خواص این نانوکامپوزیت از تکنیک های آنالیز پراش اشعه ایکس XRD و میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM (جهت ارزیابی اندازه و مورفولوژی HAp-Sr بر روی صفحات rGO )، مادون قرمز FT-IR (تجزیه و تحلیل گروههای عملکردی نانوکامپوزیت)، طیف سنجی رامان (برای بررسی اختلالات احتمالی در ساختار نانوکامپوزیت و تعداد لایه ها )، طیف سنجی نوری پلاسمای القایی دوتایی ICP-OES (برای ارزیابی غلظت اتمی عناصر Ca و Sr)، پتانسیل زتا (بارالکتریکی نانوکامپوزیت) و MTT (ارزیابی زیست سازگاری نانوکامپوزیت) استفاده شد. پتانسیل استخوان زایی نانوکامپوزیت سنتز شده با استفاده از آزمون بررسی رسوب کلسیم درسلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق از چربی بررسی و تایید شد. با توجه به نتایج بدست آمده القا تمایز استخوان با استفاده از نانوکامپوزیت سنتز شده بدون نیاز به القاگرهای شیمیایی میسر می شود.

چکیده با توجه به نقش مهم آنزیم­ها در تسهیل عملکرد فرایند­های مختلف، استفاده از آن­ها در اغلب صنایع بسیار مورد توجه است. درصد بسیار پایینی از میکروارگانیسم­های تولید کننده­ی آنزیم­های جدید در محیط آزمایشگاهی قابل کشت می­باشند، این درحالی است که متاژنوم منبع عظیمی از اطلاعات ژنتیکی آنزیم­های ناشناخته را می­تواند در اختیار ما قرار دهد. با توجه به اهمیت استفاده از آنزیم­ها در صنایع گوناگون، آنزیم­هایی با ساختار پایدار و مقاوم در برابر حرارت، کاربرد و عملکرد بهتری را نشان می­دهند و تحقیقات زیادی در زمینه­ی شناسایی و تولید آن­ها به صورت پیوسته صورت گرفته است.
در این پژوهش با استفاده از روش­های محاسباتی، پیشگویی تعیین ساختار و استفاده از توالی آنزیم­های زایلاناز مستخرج از داده­های متاژنوم شکمبه­ی گوسفند، آنزیم زایلانازی با ساختار بسیار مقاوم شناسایی و به صورت نوترکیب تولید شد. آنزیم زایلاناز نوترکیب مقاوم به حرارت، PersiXyn5 نام­­گذاری شده و از DNA استخراج شده از محتویات شکمبه گوسفند کلون و در باکتری E.coli بیان و خالص گردید. فعالیت ویژه و پارامترهای کینتیکی K_m و V_max برای این آنزیم محاسبه شده و فعالیت بهینه این آنزیم در دمای 80 درجه سانتی­گراد و pH 8 مشاهده شد. آنزیم زایلاناز نوترکیب جدید پس از 2 ساعت تیمار در دمای 90 درجه سانتی­گراد 58 درصد فعالیت خود را حفظ کرد. با توجه به اینکه آنزیم زایلاناز مورد مطالعه مقاوم در دمای بالا و فعال در محیط قلیایی است برای استفاده در صنایع کاغذسازی، تهیه­ی خوراک طیور و تولید سوخت زیستی مناسب می­باشد.

چکیده معرفی: مطالعه حاضر یک مورد کمای تکرار شونده خانوادگی را گزارش می کند که در آن سه دختر تشنجات سرکش نشان می دادند که منجر به کما میشد. پنل ژنی هدفمند برای صرع با کاربرد توالی یابی نسل جدید بکار برده شد تا واریانتهای مسبب بیماری در بیمارانمان را شناسایی کند.
روش کار: پس از کسب رضایت نامه از بیماران، DNA ژنومی از خون وریدی استخراج شد و سپس برای شناسایی جهشهای مرتبط با صرع)، ابتدا، نواحی رمزکننده و مرزهای اگزون- اینترون از 72 ژن مرتبط با صرع با کاربرد کیت V4 سیستم غنی سازی هدفمند Sure Selectبه دام انداخته شدند. کتابخانه های کپچر شده روی یک سیستم ایلومنا HiSeq 4000 ،توالی یابی شدند، خوانشهای توالی یابی شده با یک ژنوم مرجع همتراز شدند.ابزار Picard بکار رفت تا خوانشهای مضاغف را حذف کند وفراخوانی واریانتها با کاربرد ابزار آنالیز ژنوم(GTAK) انجام شد. ANNOVAR بکار رفته شد تا واریانتها تفسیر کند، سپس واریانتهایی با فراونی آلل کمتر از 1% مطابق با پایگاهای دادههای نوکلئوتید مانند dbSNP و هزاره ژنوم، جداسازی شدند. ابزار In silico بکار رفته شد تا بیماریزایی واریانتها را ارزیابی کند.
نتایج: مطابق با پایگاههای داده پیشگویی کننده پاتوژنسیتی ، موتاسیون خاصی یا واریانت از نو در ژنهای مرتبط با صرع یافت نشد، ولی چندین پلی مورفیسم گزارش شدند.
نتیجه گیری: با وجود اینکه برخی واریانتهای یا پلی مورفیسمهایی در ژنهای مرتبط با صرع در بیمارانمان یافت شدند. ولی نتوانست ما را در تشخیص قابل قبول برای این شرایط یاری دهد. تحقیقات بیشتری جهت آشکارسازی علت بیماری ادامه دارد.

چکیده کیتینازها جزء آنزیم های ضروری سخت پوستان می باشند که در چرخه پوست اندازی و هضم کیتین نقش مهمی ایفا میکنند. بر اساس مطالعه حاضر، cDNA رمزگردان کیتیناز از Penaeus mergueinsis با طول bp 1440 شامل 467 اسید آمینه با روش PCR تعیین توالی و سپس آنالیز فیلوژنیکی و بیوانفورماتیکی آن انجام شد. توالی جدید در بانک ژنی با شماره دستیابی MT250539ثبت شد و وزن مولکولی پروتئین حاصل از این توالی KDa 51.84 و نقطه ایزوالکتریک تئوریکال 4.79 تخمین زده شد. مقایسه توالی آمینواسیدی در بین کیتینازهای پنائید بیشترین شباهت (حدود 97 تا 92 %) به ترتیب با P. mondon chi-3، F. chinensis، P. vannamei و P. japonicus chi-3 نشان داد. بررسی های فیلوژنتیکی نشان داد که کیتیناز مطالعه حاضر متعلق به کیتینازهای گروه 3 می­باشد. آنالیزهای الگوی پروتئینی آشکار شده نشان داد که کیتیناز P. mergueinsis شامل دمین کاتالیتیکی Glyco-18 در موقعیت 2-347، یک جایگاه متصل شونده به کیتین پریتروفین A در موقعیت 403-456، یک پل دی سولفیدی شکل گرفته توسط دو سیستئین در موقعیت 421- 436، یک دمین متصل شونده به کیتین نوع 2، جایگاه فعال (¹¹⁷FDGLDMDWE¹²⁵)، یک ناحیه غنی از پرولین / ترئونین در موقعیت های 376-412 و یک جایگاه مفروض N – گلیکوزیلاسیون در موقعیت 424- 427 (NTSG) می باشد. مطالعه حاضر نشان می­دهد که توالی P. mergueinsis حاوی موتیف های کیتیناز فعال و مشابه کیتینازهایی است که قبلا تعیین توالی شده اند و درصورت کلونیگ، بیان و تخلیص احتمالا ویژگی های کارکردی و ساختاری مشابه آنزیم های گونه های مورد اشاره بالا را دارد.

چکیده هدف: طی تکثیر غیر­قابل کنترل سلول­ها در بدن، زیرمجموعه­ای از نئوپلاسم­ها یا تومور­ها بوجود می­آیند، تکثیر غیر­طبیعی این سلول­ها درنهایت موجب تشکیل توده و سرانجام سرطان می­گردد که می­تواند در سرتا‌‌‌سر بدن گسترش یابد. بنابراین مهار تکثیر غیر­طبیعی سلول­های سرطانی، تاثیر بسزایی در جلوگیری از گسترش تومور­های سرطانی و بهبود بیماری خواهد داشت. از این رو در مطالعه حاضر، مشتق جدید سولفونامید طراحی و سنتز گردیده (HB20) و اثرات ضدسرطانی آن بر روی رده سلولی سرطان سینه انسان(MCF-7) بررسی شده است.
مواد و روش­ها: در شرایط آزمایشگاهی (in vitro )، برای سنتز مشتق سولفونامیدی (HB20)، ابتدا نمک دیازونیوم با استفاده از ترکیب پایه سولفامتوکسازول ساخته و سپس با یک ماده کوپل­شونده پیریمیدینی ترکیب گردید. غلظت­های مختلفی از ترکیب جدید سنتزی (HB20) علیه سلول­های MCF-7 استفاده شد. همچنین جهت سنجش بقا و تکثیر سلولی تست MTT انجام گرفت.
نتایج: ساختار شیمیایی ترکیب سنتز شده، بوسیله طیف­های FT- IR و NMR تائید گردید. همچنین زنده­مانی در سلول­هایMCF-7 تیمار شده با ترکیب سنتزی (HB20) نسبت به گروه کنترل (بدون تیمار) کاهش چشمگیری داشت. HB20 تکثیر سلول­های سرطانیMCF-7 را با مقدار IC₅₀ ، 23/75 میکروگرم/ میلی­لیتر مهار می­کند.
نتیجه گیری: مشتق جدید سولفونامید (HB20) پتانسیل مهار تکثیر و خاصیت ضد­سرطانی در رده سلولی MCF-7 را دارد.

چکیده اکتیوین A یکی از اعضای خانواده‌ی فاکتور رشد تغییردهنده‌ی بتا (TGF-β) است که نقش مهمی در فرآیندهای فیزیولوژیکی متعدد همانند تمایز سلولی، ترمیم بافتی، رگ زایی، تمایز سلول های بنیادی، چسبندگی سلولی و آپوپتوز دارد. لذا با توجه به کاربردهای بالینی متعدد این پروتئین، تولید نوترکیب آن سودمند می‌باشد.از آنجاییکه اشرشیاکلی یکی از محبوب ترین میزبان ها برای تولید پروتئین‌های نوترکیب است، در این تحقیق از بیان سیتوپلاسمی در این سویه به منظور تولید مقادیر بالایی از اکتیوین A استفاده گردید. بدین منظورابتدا cDNA ناحیه‌ی بالغ ژن اکتیوین A تکثیر و در وکتور (+)pET28a کلون گردید. وکتور حاصل به سویه‎های (DE3)BL21، plysS(DE3)BL21 و Rosetta gami (DE3)BL21 انتقال داده شد. پس از القای پروموتر با استفاده از IPTG و بیان پروتئین، تولید اکتیوین A به وسیله‌ی روش های SDS-PAGE و وسترن بلات تایید شد. نتایج نشان داد که بیان اکتیوین A در سیتوپلاسم هر سه سویه یک رویکرد موثر برای دست‌یابی به میزان بالایی از پروتئین نوترکیب است اما در این بین، سویه (DE3)BL21 مقدار بیشتری پروتئین تولید کرده است. در مرحله ی بعد به منظور دست یابی به شکل محلول اکتیوین A از بیان همزمان چپرون‌های سیتوپلاسمی TF، GroEL/ES و DnaK/J با وکتور (+)pET28a که حامل اکتیوینA بود استفاده شد. نتایج SDS-PAGE و وسترن بلات نشان داد که بیان همزمان اکتیوین A با استفاده از پلاسمید چپرونی pGro7 که دارای چپرون های GroEL و GroES می‌باشد، در سویه‌ی(DE3)BL21 یک رویکرد مؤثر برای تولید پروتئین اکتیوین A محلول است.

چکیده در بیشتر سرطان ها سطح بیان پروتئین های شوک حرارتی بالا می رود که سلول های سرطانی را نسبت به دارو درمانی مقاوم و موجب پیش آگهی ضعیف می گردد. همچنین ارتباط آنها با تکثیر سلولی، تهاجم و متاستاز مشخص شده است. لیکوپن به عنوان یک کارتنوئید از آنتی اکسیدانت های موثر است که برای جلوگیری از رشد غده های سرطانی کار برد دارد. پروستات یکی ازشایع ترین سرطان هایی است که در مردان دیده می شود. برای درمان این بیماری بیشتراز جراحی و شیمی درمانی استفاده می گردد که عوارض متعدد بعد از درمان و هزینه بر است. برای این مطالعه داده های خام ریز آرایه سرطان پروستات تحت تیمار لیکوپن و غیر تیمار با حجم بالا از پایگاه NCBI بخش GEOدریافت شد. سپس تغییرات بیان پروتئین های شوک حرارتی(hsp27) با استفاده از ابزارها و روش های بیوانفورماتیکی، تعیین گردید و مقایسه نتایج سطح بیان ژن های تیمار با لیکوپن نسبت به غیر تیمار مشخص نمود که سطح بیان نسبی ژن HSPB8 به شدت کاهش یافته و همچنین تغییرات قابل ملاحظه ای در سطح بیان سایر واریانت های این ژن مشاهده نشد. این نتایج نشان می دهد که لیکوپن می تواند درسلولهای سرطانی پروستات تنش ایجاد کند و با این عمل سلولهای سرطانی را به طرف آپویتوز هدایت کند.

چکیده کلبسیلا ‌‌‌پنومونیه، باسیل گرم منفی از اعضای خانواده انتروباکتریاسه می باشد و علیرغم اینکه جزئی از میکروفلور طبیعی بدن می باشد، یک پاتوژن فرصت طلب و از عوامل اصلی عفونت های بیمارستانی است. افزایش ظهور مقاومت به چند دارو در کلبسیلا پنومونیه گزینه های درمانی را برای این باکتری محدود کرده است. نانولوله های کربنی (CNT) می توانند با بهبود پایداری و حلالیت دارو، اثربخشی داروها را افزایش دهند. هدف این تحقیق، تهیه و ارزیابی اثر آنتی باکتریال نانوسیال حاوی نانو لوله های کربنی عاملدار(f-CNT-NF) بر کلبسیلا پنومونیه جدا شده از نمونه های بالینی می باشد. برای تائید سویه تست های بیوشیمیایی IMViC، کیتAPI20E و تست های افتراقی تکمیلی انجام گردید. مقاومت آنتی بیوتیکی با روش انتشار دیسک تعیین شد. سویه مورد مطالعه، نسبت به تمامی آنتی بیوتیک(Ab) های مورد بررسی از جمله سفپیم، مقاومت نشان داد. کمترین غلظت مهارکنندگی(MIC) با استفاده از روش میکرو رقت Ab تعیین شد. MIC در 5 حالت اثردهی شاملAb ، f-CNT-NF ، CNT-NF بدون عامل ، Ab به همراه CNT-NF و Ab به همراه f-CNT-NF ، تعیین گردید. علیرغم اینکه اثر دهی 10 µg/ml سفپیم، و µg 80 f-CNT-NF ، به طور جداگانه، رشد باکتری را مهار نکرد، اما اثر دهی همزمان µg/ml 10 سفپیم به همراه µg80 f-CNT-NF ، رشد باکتری را مهار کرد. نتیجه گیری شد که f-CNT-NF می تواند در انتقال دارو در غلظت های پایین تر از حالت آزاد، موثرتر باشد که می تواند به عنوان ابزاری برای بهینه سازی دارو رسانی استفاده شود.