زیست فناوری

چکیده فروپتوزیس نوعی جدید از مرگ سلولی است که با هیدروپراکسیداسیون لیپیدها همراه است. این فرایند به آهن و اسیدهای چرب غیراشباع چندگانه (PUFAs) وابسته است. علی ‌رغم اهمیت فروپتوزیس جزئیات مولکولی این فرآیند به ‌ویژه تاثیر آن بر ویژگی‌ های غشای سلولی همچنان ناشناخته باقی مانده است. در این مطالعه تغییرات ساختاری و نفوذپذیری غشای پلاسمایی در اثر هیدروپراکسیداسیون لیپیدی طی فروپتوزیس با استفاده از شبیه‌ سازی دینامیک مولکولی بررسی شد. ابتدا بر اساس داده‌ های تجربی یک مدل از غشای گلبول قرمز انسانی ساخته شد. برای مدل سازی غشا فروپتوزیس زنجیره ‌های لیپیدی PUFA در غشای گلبول قرمز با مشتقات هیدروپراکسید آن ها جایگزین شدند. هر دو سیستم (غشای نرمال و فروپتوزیسی) در شبیه‌ سازی ‌های دینامیک مولکولی All-Atom به مدت 300 نانوثانیه (با سه تکرار) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در غشای فروپتوزیسی ضخامت کاهش و سطح افزایش یافته است. همچنین گروه ‌های هیدروپراکسید موجود در زنجیره ‌های اسید چرب به سمت گروه ‌های سرقطبی فسفولیپیدها حرکت کردند. علاوه بر این تغییرات ساختاری عملکرد غشا که به‌ طور معمول به ‌عنوان یک سد نفوذناپذیر برای مولکول ‌های قطبی مانند آب عمل می‌ کند در اثر هیدروپراکسیداسیون مختل شد، در حالی که یکپارچگی کلی غشا حفظ شد. به‌ طور خلاصه هیدروپراکسیداسیون لیپیدی در فروپتوزیس تغییرات مهمی در ساختار و عملکرد غشا ایجاد می ‌کند که می ‌تواند در توسعه درمان ‌های جدید برای بیماری ‌های سخت مانند سرطان و بیماری ‌های تحلیل‌ برنده عصبی کاربرد داشته باشد.

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 عفونت‌های ویروسی بیماری‌هایی هستند که توسط ویروس‌ها پس از ورود به سلول‌های میزبان و بر اثر همانندسازی به وجود می‌آیند. عفونت‌زایی، با ایجاد برهم‌کنش میان پروتئین‌های ویروس و پروتئین‌های سلول‌ میزبان صورت می‌گیرد. از این‌رو، شناسایی این برهم‌کنش‌ها نقش بسزایی در جلوگیری، درمان و کنترل عفونت‌زایی دارد. با توجه به اینکه مطالعات آزمایشگاهی بسیار پر‌هزینه و زمان بر هستند، در سال‌های اخیر محققان با استفاده از روش‌های محاسباتی به پیش‌بینی برهم‌کنش میان پروتئین‌های ویروس و انسان می‌پردازند. هرچند این روش‌ها عملکرد مناسبی دارند، اما یکی از چالش‌های اصلی آن‌ها به‌کارگیری نمایش مناسبی برای پروتئین‌ها است که بتواند اطلاعات ساختاری آن ها را در بر داشته باشد. در این مقاله قصد داریم چارچوبی به نام PBS برای پیش‌بینی برهم‎کنش پروتئین-پروتئین بین ویروس‌ها و انسان ارائه دهیم که از توانایی ترنسفورمرها برای نمایش پروتئین‌ها استفاده می‌نماید. این مدل با به‌کارگیری شبکه‌های عصبی دوقلو ناهمگون فضای نمایش را یکپارچه‌سازی می‌کند و درنهایت برهم‌کنش میان پروتئین‌های ویروس و انسان را مدل می‌نماید. چارچوب PBS با کسب امتیاز ACC برابر با ۴۱/۸۱ ٪، امتیاز AUC-ROC برابر با ۳۵/۸۷٪، امتیاز AUC-PR برابر با ۷۸/۸۷٪، امتیاز F1 برابر با ۵۸/۸۱٪ و امتیاز Precision برابر با ۸۴/۸۰٪ عملکرد مناسبی از خود نشان می‌دهد. همچنین، توانایی مدل در پیش‌بینی برهم‌کنش‌های بین پروتئین‌های ویروس آنفولانزا H1N1 و انسان به‌عنوان مورد مطالعاتی سنجیده می‌شود.

چکیده مقدمه: سلولهای ماکروفاژی، دسته­ای از سلولهای سخت‌ترنسفکت می­باشند که بدلیل اهمیت هدفگیری آنها در استراتژیهای درمانی، پیاده­سازی یک روش موفق ترنسفکشن در آنها همواره مدنظر می‌باشد.
مواد و روشها: کارایی وکتورهای لنتی­ویروسی در مقایسه با سه ترکیب تجاری Xfect™ Transfection Reagent، FuGENE® HD و Lipofectamine ^TM 3000 در ترنسفکشن سلول ماکروفاژی RAW264.7 بررسی گردید. بعد از بهینه­سازی و تولید ذرات ویروسی در سلول 293T، آلوده­سازی سلولی با MOIهای متفاوت صورت گرفت و میزان کارایی ترنسداکشن، زنده­مانی و فعالیت متابولیک سلولها اندازه­گیری و با روشهای شیمیایی مقایسه گردید.
نتایج: هیچیک از سه ترکیب شیمیایی تجاری قادر به ترنسفکت موفق RAW264.7 نشدند در حالیکه روش ویروسی در کمترین غلظت نیز قادر به ترنسداکشن سلولها و ایجاد سیگنال سبز رنگ در زیر میکروسکوپ فلورسنت گردید. تغلیظ استوک ویروسی و بکارگیری MOIهای بیشتر تا 30 بطور معنی‌داری (p≤0.0001) باعث افزایش راندمان ترنسداکشن گردید.
بحث: روش ترنسفکشن لنتی‌ویروسی علی رغم کار زیاد و زمان طولانی­تر در مقایسه با روشهای شیمیایی جهت ترنسفکشن سلولهای سخت‌ترنسفکت کارایی بالاتری دارد که در این تحقیق انجام برخی اصلاحات نظیر تغلیظ ویروس، عدم فریز ویروسها، استفاده از پلی‌برن و انکوباسیون شبانه سلولها با ذرات ویروسی کارایی آنرا افزایش داد. از آنجا که پارامترهای مهم دیگری مانند استفاده از رترونکتین و سانتریفوژ چند ساعته ویروس و سلول در کنار هم (اسپینوکولیشن)، بر روی فرایند آلوده‌سازی ویروسها بسیار موثرند، پیشنهاد می‌شود در مطالعات بعدی مدنظر قرارگرفته و با توجه به داده‌های امیدوارکننده این تحقیق، از این روش تکمیلی برای ترنسداکشن دیگر سلول‌های سخت‌ترنسفکت مانند سلول‌های بنیادی یا سلول‌های اولیه نیز استفاده شود.

چکیده سرطان یکی از عوامل مرگ در جوامع بشری می باشد و علت اصلی عدم موفقیت در درمان آن، تشخیص دیرهنگام و درگیر شدن دیگر اعضا بدن می باشد. سنجش نشانگرهای زیستی مایعات بدن میتواند به عنوان یکی از مهم ترین روشهای غربالگری و تشخیص سرطان، در مراحل اولیه باشد. میکرو RNA های گردشی به عنوان بیومارکرهایی جدید جهت تشخیص و پیش آگاهی سرطان مطرح شده اند. استفاده از این مولکول ها علاوه بر تشخیص زودهنگام و پیش از متاستاز، بدلیل امکان دستیابی غیرتهاجمی ، موجب کاهش آسیب های وارد شده به بیمار خواهند شد. لذا ابدای روشی جهت شناسایی، آشکار سازی و کمی سازی آن یک ضرورت می باشد. هدف از این مطالعه، بهبود تشخیص میکروRNA-9 به عنوان یکی از میکرو RNA های دخیل در سرطان ریه با استفاده از تکنیک نوری در بستر هیدروژل است. در این سیستم، با استفاده از کاوشگر گیرنده (DNA تک رشته) که در بستر هیدروژل تثبیت شد، جداسازی میکروRNA انجام شد. با اتصال میکروRNA به این پروب، پروب دوم که DNA بیوتینه مکمل بخش بالایی میکروRNA است به آن متصل شده و ساختار ساندویچی ایجاد کردند. در نهایت میکروRNA به دام افتاده میان دو کاوشگر بوسیله استرپتاویدین متصل به FITC تشخیص داده شد. در این تحقیق غلظت های متفاوت میکرو RNA-9 از 1000 پیکومولار تا 1 فمتومولار به منظور براورد حدتشخیص بیوسنسور طراحی شده استفاده گردید و 50 فمتومولار به عنوان حدتشخیص اندازه گیری شد.

چکیده روش‌های شناسایی مبتنی برکریسپر، به عنوان یک رویکرد تحول آفرین درجهت تشخیص ژن‌های پاتوژن‌ها مورداستفاده قرار میگیرد. دراین راستا اولین گام طراحیRNA راهنما (gRNA) بااستفاده از ابزارهای بیوانفورماتیکی است. gRNA در سیستم‌های کریسپری جزئی است که منجر به شناسایی هدف، استقرار کمپلکس کریسپری روی آن و فعال شدن عملکرد برشی Cas می‌گردد. هدف از تحقیق حاضر طراحی gRNA برای شناسایی سه ژن invA، fimA و fimY از سالمونلا تیفیموریوم به منظور استفاده در کیت تشخیص این باکتری است. در این تحقیق از دو نرم افزار chop chop (ورژن 3) و cas designer (ورژن 2016) برای این طراحی استفاده شد و ساختار ثانویه توالی های طراحی شده توسط نرم افزار RNA Fold بررسی گردید. با توجه به برنامه ریزی جهت تکثیر اولیه ژن مورد نظر با روش ایزوترمال LAMP، پرایمرهای مربوطه توسط ابزار برخط NEB LAMP Primer Designer طراحی شد. همچنین طراحی RNA راهنما با در نظر گرفته شدن پروتئین Cas12a به منظور استفاده در کمپلکس کریسپر، انجام گرفت. برای اطمینان بیشتر از طراحی صورت گرفته، توالی بدست آمده از دو نرم افزار با یکدیگر مقایسه و نتایج با بهره گیری از پایگاه‌ داده RNA Fold، تفسیر شدند تا بهترین توالی برگزیده گردد. در نهایت برای هر کدام از اهداف ژنی، بهترین توالی‌ انتخاب و برای مسیر تشخیصی بعدی مبتنی بر LAMP و کریسپر-Cas12، پیشنهاد داده شد. درنتیجه با استفاده از مطالعات شبیه سازی در طراحیgRNA و با به‌کارگیری توالی‌ های حاصله، تشخیص ژنوم پاتوژن در غذاهای آلوده، بصورت دقیق و بدون جواب مثبت کاذب، قابل حصول است.

چکیده در این پژوهش، میانکنش الکترواستاتیک بین سومین و چهارمین مارپیچ‌های موازیِ ناهمسو در نمیوپسین 2 مورد مطالعه قرار گرفت. بر حسب شیوه توزیع آمینواسیدهای باردار مثبت و منفی در انهای آمینی و کربوکسیلی مارپیچ‌ها، آن‌ها را به عنوان دو نانوسیم با ماهیت دوقطبی الکتریکی فرض کردیم. از طریق جهش دادن فنیل‌آلانین به آرژنین در موقعیت 87 از مارپیچ چهارم، هدف ما تقویت دوقطبی الکتریکی این مارپیچ بوده است. برای ایجاد مدل از ساختار سه‌بُعدی از فتوپروتئین‌های وحشی و جهش‌یافته از برنامه MODELLER استفاده شد و از تکنیک جهش‌زایی هدفمند برای تهیه سیستم بیان استفاده شد. بر اساس نتایج اندازه‌گیری فعالیت، در حالی‌که فتوپروتئین وحشی در شروع واکنش سرعت عمل بیشتر داشته و ثابت سرعت بالاتری دارد، فتوپروتئین جهش‌یافته به طور معناداری بازدهی بالاتری به اندازه تقریبا دو برابر در فوتون‌های نشری نشان داد. اندازه‌گیری فلوئورسانس ذاتی نشان داد که محیط اطراف کروموفورها در فتوپروتئین جهش‌یافته دچار تغییراتی شده و منجر به فاصله گرفتن عوامل فرونشان از آن‌ها شده است. با این‌حال، بر اساس طیف‌های فلوئورسانس مبتنی بر ANS، ساختار کلی پروتئین جهش‌یافته از فشردگی بیشتری برخوردار است. بر اساس آزمایش‌های واسرشتگی حرارتی، اگرچه دمای ذوب (T_m) بی‌تغییر باقی مانده است، با این‌وجود، تغییر آنتالپی فرآیند واسرشتگی در فتوپروتئین جهش‌یافته به طور معناداری افزایش یافته است که نشان‌دهنده افزایش پدیده متعاون بودن در میانکنش‌های پایدار‌کننده است. سرانجام، چنین نتیجه‌گیری شد که افزایش متعاون‌شدگی بین میانکنش‌های پایدار‌کننده در فتوپروتئین جهش‌یافته، ساختار طبیعی پروتئین را پایدارتر کرده و منجر به افزایش جمعیت کمپلکس‌های عملکردی و در نتیجه افزایش بازدهی در فوتون‌های نشری می‌شود.