مهدی میرزایی،
دوره ۱۰، شماره ۳ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
اهداف: پیشبینی ساختار سوم پروتئینها از توالی اسیدآمینهها یکی از مسایل مهم در بیوانفورماتیک ساختاری است. پروتئینها ساختار طبیعی خود را از میان آرایشهای متعدد فضایی در کسری از ثانیه انتخاب میکنند. پارادوکس لوینتال بیان میکند جستوجوی تصادفی در میان فضای تمام آرایشهای فضایی ممکن امکانپذیر نیست و باید مکانیزمی برای آن وجود داشته باشد.الفبای کمتر از ۲۰ اسیدآمینه در ساختار پروتئین میتواند پیچیدگی مساله تاخوردگی پروتئین را تا حدودی کاهش دهد. عموماً فرض میشود که ساختار طبیعی در مینیمم انرژی خود شکل میگیرد. بنابراین نیاز به یک تابع انرژی مناسب برای ارزیابی ساختار ضروری است.
مواد و روشها: توابع پتانسیل دانش- پایه یکی از انواع توابع انرژی است که از دادههای ساختار پروتئینهای شناختهشده به دست میآید. در این مطالعه یک تابع انرژی دانش- پایه ارایه میکنیم و تاثیر اسیدآمینههای آلانین، لوسین، ایزولوسین، والین و فنیلآلانین در تشخیص ساختار طبیعی را بررسی میکنیم. در مدل کاهشیافته تنها انرژی بین اسیدآمینههای مذکور را در نظر میگیریم.
یافتهها: مدل کاهشیافته را با چهار معیار ارزیابی کردیم. نتایج نشان میدهد که تفاوت معنیداری بین نتایج مدل ۲۰- اسیدآمینه و مدل کاهشیافته وجود ندارد.
نتیجهگیری: این مدل نشان میدهد که توان تابع انرژی بهدستآمده حاصل قدرت انرژی میان این پنج اسیدآمینه است و بنابراین برای افزایش قدرت توابع پتانسیل نیازمند نگرش جدیدی هستیم که بتوانیم به نحو موثرتری از اندرکنش تمام اسیدآمینهها در ساختار بهره ببریم.
علیرضا پناهی، اکبر واثقی،
دوره ۱۰، شماره ۳ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
همه باکتریها دارای سیستم ترشحی برای انتقال ماکرومولکولهای خود به بیرون هستند. در حال حاضر هفت سیستم ترشحی شناسایی شده است. بررسی انتقال افقی این ژنها و ردیابی آنها، میتواند نقس بسیار مهمی در فهم ما در مورد نقش وکاربرد این ژنها در باکتری و موجوات دیگر مانند میزبان آنها را داشته باشد. در مطالعه حاضر با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیکی مانند SeqWord_Viewer در پایگاهای اطلاعاتی مانند عناصر ژنتیکی متحرک (MGEs)، ACLAME، PAthogenicity Islands DataBase (PAIDB) به بررسی ژنهای تیپ III (T۳SS) در بعضی از گونهای باکتری سودوموناس پرداخته شد. نتایج نشان داد انتقال افقی بین ژنهای تیپ III بین ۳۰ تا ۱۰۰% است. همچنین باکتری گونه سودوموناس فلورسنس با ۱۵ ژن انتقالیافته بیشترین گونه را دارد. بررسیهای بیوانفورماتیکی نشان داد که گونه P. fluorescens F۱۱۳ با ۱۱ ژن بیشترین قابلیت انتقال ژنهای تیپ ۳ سیستم ترشحی را دارد. همچنین نتایج نشان میدهد که انتقال افقی در بین ژنهای تیپ سه در بعضی از گونهها همچون P. fluorescens Pf-۵، P. syringae pv. Glycinea، P. syringae pv.aptata، P. syringae pv.Japonica، P. syringae pv. Pisi و P. aeruginosa UCBPP-PA۱۴ و انتقال ۱۰۰% در تیپ III سیستم ترشحی مشاهده شد. میتوان از بررسیها استنتاج کرد که باکتریهای با احتمال بالا در بیماریزایی، بیشترین انتقال افقی را دارند که نشاندهنده انتقال سیستماتیک انتقال بیماری بین میزبان و عامل بیماریزایی طی تکامل است.
قاسم مهدور،
دوره ۱۰، شماره ۴ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
فرآیند شارش اطلاعات از DNA به پروتینها که به بیان ژن موسوم است، یک فرآیند پایهای در زیستشناسی است. تنظیم بیان ژنها پاسخ سلولها به محرکهای فراوانی بوده و برای آنها حیاتی است. ژنها با بیان مشابه در یک سری آزمایش مناسب، ژنهای همبیان، بهطور معمول توسط تنظیمکنندههای یکسان مدیریت میشوند و باز هم بهطور معمول تغییر در بیان آنها پاسخ به محرکهای یکسانی هستند.
در این مقاله ما یک روش جدید ارایه کردهایم که دادههای مرتبط با بیان و هستیشناسی ژنها را بهکارگرفته و بهوسیله آنها ژنهای همبیان را یافته و شبکه همبیانی ژنها را ایجاد میکند.
در ابتدای روش ایجادشده یک شبکه عصبی مصنوعی روابط بین خصایص منتسبشده به ژنها توسط پروژه هستیشناسی ژنها و میزان مشابهتی که در بیان با یکدیگر دارند را فرا میگیرد. بهسادگی، خصایص گردآوریشده توسط هستیشناسی ژنها شامل عملکرد، فرآیند، و محل فعالیت ژنها هستند. بعد از پایان مرحله یادگیری، شبکه عصبی مصنوعی قادر است ژنهای همبیان را کشف کند. بهعلاوه، شبکههای زیستی از چندین گروه ژنی بههمپیوسته ساخته شدهاند، به همین دلیل یافتن این گروهها میتواند کیفیت شبکههای همبیانی ساخته شده را بالا ببرد. بنابراین، در گام بعدی روش، یک شبکه عصبی مصنوعی دیگر گروه ژنها را از روی همان خصایص هستیشناسی پیدا میکند. تحلیلهای ما نشان دادند که نتایج روش ایجادشده شباهت زیادی به نتایج آزمایشگاهی دارد. همچنین، ما نشان دادیم که شبکههای همبیانی ساختهشده توسط آن مشابه همارزهای زیستی و حتی مشابه آنهایی است که با دادههای بدون نقص ساخته شدهاند. درنهایت، ما از زبان C++ برای نوشتن روش استفاده کردهایم و برنامه آن در دسترس است.
ژاله حکمتی، علی اعلمی، جواد ظهیری،
دوره ۱۰، شماره ۴ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
جو (Hordeum vulgare) گیاهی یکساله از خانواده Poaceae است. این گیاه از غلات مهم مورد استفاده انسان بوده و در بسیاری از موارد جایگزین گندم شده است. محدودیتهای مربوط به روشهای آزمایشگاهی شناسایی برهمکنشهای پروتئینی را با مشکل روبهرو کرده است. در سالهای اخیر روشهای محاسباتی گام موثری در پرکردن خلا موجود برداشته و نقش مهمی در زمینه پیشبینی و شناسایی برهمکنشهای پروتئینی ایفا کرده است. در این مطالعه بهمنظور ساخت شبکه برهمکنش پروتئین- پروتئین گیاه جو از اطلاعات برهمکنشهای پروتئین- پروتئین مربوط به شش ارگانیزم مدل شامل ساکارومایسس سروزیه (Saccharomyces cerevisiae)، سینورابتیدیس الگانس یا نماتد (Caenorhabditis elegans)، دروزوفیلا ملانوگاستر یا مگس میوه (Drosophila melanogaster)، انسان (Homo sapiens)، برنج (Oryza sativa) و آرابیدوپسیس تالیانا (Arabidopsis thaliana) استخراج شده از پایگاه داده Intact استفاده شد و استخراج اطلاعات ارتولوگهای گیاه جو با ارگانیزمهای مدل با استفاده از Inparanoid صورت گرفت. روش اینترولوگ که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است، از منطبقکردن برهمکنشهای پروتئینی ارگانیزمهای مدل بر ارتولوگهای گیاه جو استفاده کرده و منجر به پیشبینی ۲۴۷۷۴۵ برهمکنش پروتئین- پروتئین شد که پس از حذف برهمکنشهای تکراری ۲۳۵۹۶۶ برهمکنش غیرتکراری بین ۷۳۵۰ پروتئین به دست آمد. مطالعه صورتگرفته اولین گزارش ارایهشده در زمینه پیشبینی شبکه برهمکنش پروتئین- پروتئین گیاه جو است.
سعیده قیاسوند، اکبر واثقی، فیروزه علویان،
دوره ۱۱، شماره ۱ - ( ۱۲-۱۳۹۸ )
چکیده
، یک باکتری گرم منفی E.Coli
رضا رسول زاده، فرامرز مهرنژاد، مجید تقدیر، پریچهره یغمایی،
دوره ۱۱، شماره ۱ - ( ۱۲-۱۳۹۸ )
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 ۲۰ 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 ۲۰ 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 ۲۰ در حضور نانولوله ی کربنی ایجاد می گردد.که این اختلاف مقادیر به خاطر تحرکات و جابجایی های لوپ وN - ترمینال پپتید هپسیدین ۲۰ می باشد.
مجتبی مرتضوی، مسعود ترکزاده، سامان حسینخانی، صفا لطفی، رحمان امام زاده،
دوره ۱۱، شماره ۲ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
فرایند بیولومینسانس، یک پدیده گسترده در طبیعت بوده و آنزیمهای لوسیفرازی در بخشهایی گستردهای از حیات شناسایی شدهاند اما آنزیم لوسیفراز شناسایی شده در خانوادهlampyrid به دلیل ویژگیهای برتر کاربردهای زیستی گستردهای یافته است. به تازگی، کلونینگ یک ژن جدید از آنزیم لوسیفراز کرم شب تاب ایرانی با نام Lampyroidea maculata گزارش شده است. در این مطالعه، در این مطالعه، آنالیز کدونهای نادر از ژن لوسیفراز حشره شبتاب ایرانی با استفاده از پایگاههای محاسباتی ATGme، RACC،LaTcOm و Sherlocc مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین، فرایند مدلسازی ساختاری این آنزیم انجام شد. در ادامه، وضعیت این کدونهای نادر در این مدل ساختاری به کمک نرمافزارهای SPDBV و PyMOL مورد مطالعه قرار گرفت. جایگاه اتصال سوبسترا در دهانه فعال آنزیم به کمک نرمافزارهای داکینگ AutoDock Vina بررسی شد. به کمک مدلسازی مولکولی، برخی از کدونهای نادر شناسایی شدند که ممکن است نقش مهمی در ساختار و عملکرد این آنزیم داشته باشند. فرایند داکینگ مولکولی به کمک AutoDock Vina انجام شد و Asp۵۳۱ را که در اتصال به لوسیفرین و AMP نقش دارد شناسایی شد. این آنالیزهای بیوانفورماتیکی نقش مهمی در طراحی داروهای جدید دارد.
مجتبی خیام نکویی، مریم معظم جزی، محسن مردی، سعید کدخدایی،
دوره ۱۱، شماره ۲ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
هدف عمده برنامههای بهنژادی استویا (Stevia rebaudiana) ایجاد گیاهانی با میزان ریبودیوزید-آ (RA) بالا میباشد. در این راستا، به منظور غربالگری گیاهان استویا و انتخاب واریتههایی با بیشترین میزان شیرینکنندههای موردنظر با استفاده از نشانگرهای مولکولی، تحقیق حاضر بر روی دادههای RNA-seq واریتههای دارای مقادیر مختلف RA انجام گردید. به منظور بازآرایی ترنسکریپتوم از نو برای هر واریته، از نرم افزار CLC با درنظرگرفتن طول k-mer برابر با ۲۰ و حداقل طول کانتیگ برابر با ۲۰۰ جفت باز استفاده شد. به منظور انجام تفسیر، آخرین نسخه از پروتئوم گیاه مدل ارابیدوپسیس بکار برده شد. برای شناسایی SSRهای چندشکل کاندید در میان واریتههای استویا، با استفاده از CandiSSR آنالیز توالیهای بازآرایی شده و بدنیال آن طراحی جفت آغازگرهای مربوطه صورت گرفت. حدود ۳۶۸ نشانگر SSR بالقوه شناسایی گردید که در این میان ۳۶۰ نشانگر شرایط لازم برای طراحی آغازگر را دارا بودند. تقریبا ۸۹% از کانتیگهای واجد SSRهای چندشکل دارای بهترین توالی مشابه در برابر پروتئوم ارابیدوپسیس بودند. در این مطالعه، کانتیگهای مشابه با خانواده پروتئینی UDP-Glycosyltransferase و Deoxyxylulose-۵-phosphate synthase که در مسیر بیوسنتز استویول گلیکوزیدها دخیل میباشند شناسایی گردید. همچنین آنالیز gene set enrichment با استفاده از PlantGSE از طریق آزمون Hypergeometric درسطح معنیداری (FDR < ۰,۰۵) چندین مسیر متابولیکی مرتبط با توالیهای حاوی SSRهای چندشکل را مورد شناسایی قرار داد. بنابراین، میتوان این فرضیه را مطرح نمود که نشانگرهای SSR چندشکل توسعه یافته در این تحقیق با اطمینان در برنامههای بهنژادی مولکولی استویا به منظور انتخاب واریتههای با میزان بالای SG به ویژه RA قابل استفاده میباشند.
کریم مهنام، آذین مشرف قهفرخی، حسینعلی رفیعی پور،
دوره ۱۱، شماره ۳ - ( ۷-۱۳۹۹ )
چکیده
گلوکوآمیلاز یک آنزیم مهم اقتصادی به دلیل تواناییاش درهیدرولیز نشاسته و پلیمرهای بتا دیگلوکز است. درک عوامل مؤثر در گرمادوستی یا سرمادوستی آنزیم گلوکوآمیلاز درتولیدایزوآنزیمهایی با مقاومت گرمایی یا سرمایی بالا ضروری است. دراین پژوهش، اثر دما روی تغییرات ساختاری هریک از ایزوآنزیمهای گلوکوآمیلاز معتدل دوست، گرمادوست و سرمادوست بوسیله روش شبیهسازی دینامیک مولکولی بررسی شد. درکل ۲۴۰ نانوثانیه شبیهسازی برای سه ایزوآنزیم گلوکوآمیلاز در چهار دمای ۳۰۰، ۳۵۰، ۴۰۰ و ۴۵۰ کلوین انجام گرفت. تغییرات پارامترهای ساختاری در هرسه ایزوآنزیم مقایسه شد و مشخص گردید که از بین عوامل قابل محاسبه در شبیهسازی دینامیک مولکولی، انرژی الکتروستاتیک پروتئین با آب، انرژی واندروالسی بین پروتئین و آب، انرژی آزاد حلالیت(∆Gsolvation)، پارامترناپایداری، سطح دردسترس حلال غیرقطبی و سطح دردسترس کل بهترو دقیقتر میتوانند برای پیشگویی تغییرات پایداری گرمایی یک پروتئین در اثر افزایش دما بهوسیله شبیهسازی دینامیک مولکولی استفاده شوند.
فاطمه آبیار فیروزآبادی، فاطمه بامدادی، رضا بهجت منش اردکانی،
دوره ۱۱، شماره ۳ - ( ۷-۱۳۹۹ )
چکیده
در این تحقیق، ابتدا ساختار سه داروی رایج ضد سرطان شامل ۶-تیوگوانین (۶-TG)، هیدروکسی اوره (NH) و بوسولفان با استفاده از محاسبات کوانتومی بهینه و انرژی ساختار بهینه شده به دست آمد، همچنین بهینه سازی ساختار نانوذره طلا نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت به منظور بررسی چگونگی برهمکنش داروها با نانوذره، مکان های مختلف برهم کنش دارو با نانو ذره محاسبه شد و پایدارترین ساختار به منظور مطالعه بیشتر انتخاب شد. این محاسبات با استفاده از FHI-aims، که یک بسته نرم افزاری بر پایه نظریه تابعی چگالی توسعه یافته است، انجام شدهاند. طول پیوند و بهترین انرژی برهمکنش در این پژوهش گزارش شده است. به منظور بررسی بهتر مکان برهمکنش ، نوع اوربیتالهای درگیر و شکل آنها نیز نشان داده شده است. بررسی انرژی گاف نشان داد کمترین انرژی مربوط به کمپلکس نانوذره طلا با داروی ۶-تیوگوانین است که تایید کننده پایداری شیمیایی این دارو با نانوذره است. بررسیها نشان داد که انرژی اتصال نانوذره طلا با داروها به ترتیب بوسولفان، هیدروکسی اوره ، ۶-تیوگوانین است. سپس دارو و نانوذره طلا در پایدارترین حالت ممکن ، بهصورت تکتک با نرم افزار Hex ۸ به سرم آلبومین انسانی به عنوان گیرنده، داک شدند و در نهایت انرژیهای اتصالی و سایر برهم کنش ها از جمله انرژیهای الکترواستاتیک، واندروالسی و پیوندهای هیدروژنی بین سرم آلبومین انسانی و داروها به همراه نانوذره طلا محاسبه شدند. مشخص شد که جایگاه فعال داک شده برای دو دارو بوسولفان و ۶-تیوگوانین یکسان است و برای داروی هیدروکسی اوره متفاوت است.
صدیقه سادات مرتضوی، صدیقه غربی*، مریم شاه علی*،
دوره ۱۲، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۹ )
چکیده
هدف: EMT فرایندی برگشتپذیر و ضروری در طول جنینزایی، بهبود زخم و پیشرفت سرطان است. در بسیاری از سرطانها، EMT میتواند ویژگیهای تهاجمی تومور را افزایش دهد. اخیراً miRNAها بهعنوان کلاس جدیدی ازRNA های غیر کدکننده تنظیمگر بیان ژن در مراحل پس از ترجمه دخیل در فرایندEMT شناخته میشوند. بـااینحال، مکانیسم و اثر دقیق miRNAها در فرایند EMT در سلولهای سرطانی انسان هنوز بهخوبی مشخص نیست. این مطالعه با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیک پیشبینیکننده miRNAهای تنظیمکننده ژنهای اصلی در فرایندEMT ، تلاش میکند نقش miRNAها را در فرایند EMT روشن کند.
مواد و روشها: در این مطالعه، با استفاده از پایگاههای دادههای تحت وب و ابزارهای پیشبینی برهمکنش miRNAها نظیر DIANA، TargetScan و miRSystem، برهمکنشmiRNAهای تنظیمکننده ژنهای N-cadherin ، TWIST۱، ZEB۱، SNAIL و Vimentin به عنوان بیومارکرهای اصلی سلولهای مزانشیمی بررسی شد.
نتایج: اثرات miRNAهای متفاوت براساس الگوریتم هر پایگاه بر ژنهای نامزد بررسی و دادههای بهدستآمده از پایگاههای مختلف باهم اشتراک گرفته شد. نتایج نشان داد که یازده miRNA با احتمال بالا بهطورمشترک میتوانند در فرایند EMT/MET نقش داشته باشند.
ﻧﺘﯿﺠﻪﮔﯿﺮی: براساس یافتههای ما، میتوان پیشبینی کرد که با توجه به نمره بالاmiRNA های انتخابشده با ژنهای نامزد، این miRNAها میتوانند نقشی مهم در فرایند EMT/MET داشته باشد. ازاینرو، میتوان از آنها بهعنوان کاندیدهای مناسب برای تحقیقات بالینی آینده استفاده کرد.
کلمات کلیدی: EMT،MET ، TargetScan، miRSystem، microRNA
علیرضا پناهی،
دوره ۱۲، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۴۰۰ )
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(hsp۲۷) 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 HSPB۸ 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.
مریم کرائی، شمس الدین احمدی،
دوره ۱۲، شماره ۴ - ( ۹-۱۴۰۰ )
چکیده
میکروRNAها گروهی از RNAهای غیر کدکننده کوچک هستند که بیان ژن در یوکاریوتها را در سطح پس از رونویسی تنظیم میکنند. میکروRNAها با تنظیم بیان تعداد زیادی از mRNAها، به عنوان تنظیم کنندههای اصلی فرآیندهای زیستی مختلفی مانند تکوین جنینی، تکثیر و تمایز سلولی و مرگ برنامهریزی شده سلول عمل میکنند. بنابراین شناسایی میکروRNAها و ژنهای هدفشان در شناسایی مکانیسمهای رشد و نمو و نیز فرآیندهای دخیل در ایجاد و پیشرفت بیماریها بسیار موثر است. به دلیل هزینهبر بودن کارهای تجربی مولکولی، شناسایی میکروRNAهای موثر از طریق روشهای بیوانفورماتیکی و زیستشناسی محاسباتی ارزانتر و سریعتر از روشهای معمول آزمایشگاهی است. تعدادی بانک اطلاعاتی و نرمافزار بر خط برای کمک به محققان در پیشبینی ژنهای هدف میکروRNAها توسعه یافته و آزادانه در دسترس قرار گرفتهاند. نرمافزارهای موجود برای پیشبینی ژنهای هدف میکروRNAها، از طیف وسیعی از اطلاعات توالییابی، دادههای مولکولی بیان ژن و نیز الگوریتمهای محاسباتی مختلف استفاده میکنند. تعدادی از مهمترین این ابزارهای برخط شامل miRWalk، TargetScan، RNAhybrid، Diana-microT، miRanda و MirTarget هستند. چهار ویژگی اصلی برهمکنش میان میکروRNA با mRNAهدف شامل جفتشدگی در ناحیه Seed، حفاظت شدگی توالی هدف، انرژی آزاد و دسترسی به مکان اتصال در رونوشت هدف، در الگوریتم تمامی این ابزارهای پیشبینی هدف میکروRNAها به کار گرفته شده است. هدف از این مطالعه بررسی آخرین یافتهها در مورد ویژگیها و تواناییهای بیوانفورماتیکی پیشبینی ژنهای هدف میکروRNA، مقایسه کارایی این ابزارها و در نهایت معرفی کارآمدترین ابزار در زمینه پیشبینی ژن هدف میکروRNAها برای تحقیقات بیوانفورماتیکی، زیست پزشکی و پزشکی مولکولی است.
پارسا تفضلی، هانیه مطهری راد، سیده فاطمه سیادت، روح الله فتحی، مهری مشایخی،
دوره ۱۲، شماره ۴ - ( ۹-۱۴۰۰ )
چکیده
هدف مطالعه: نارسایی زودرس تخمدان
[۱](
POF) یکی از مهمترین بیماریهای تولید مثلی در خانم های زیر ۴۰ سال بوده که با ایجاد عوارض کوتاه مدت و بلند مدت بر کیفیت زندگی و طول عمر این افراد موثر است.
بیمار طی این بیماری از مراحلی همچون بی کفایتی زودرس تخمدان ها (
POI)
[۲]و کاهش ذخیره تخمدانی (
DOR)
[۳] عبورکرده، در مراحل ابتدایی بیماری بازده عملکردی تخمدان ها کاهش یافته
(POI)و در ادامه و با پیشرفت بیشتر بیماری، بیمار دچار کاهش ذخیره تخمدان و کاهش بیشتر عملکرد و از کار افتادگی زودرس و در نهایت از کارافتادگی کامل تخمدان ها و یا
POF آنها می شود. عوامل متعددی از جمله عوامل ژنتیکی در ایجاد این بیماری دخالت دارند. بررسی های ژنتیکی نشان داده است که ژن های متعددی در بروز این بیماری نقش دارند. بخشی از تنظیم بیان این ژن ها، بر عهده عوامل ژنتیکی کوچکی به نام
miRNA ها می باشد.
مواد و روش ها: در مطالعه حاضر، اطلاعات بیوانفورماتیکی
miRNA های دخیل در این بیماری مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از پایگاه های داده ژنتیکی از جمله
UCSC،
NCBI،
KEGG،
MIRBASE،
TARGET SCAN،
STRING و ... جهت دسترسی به ژن های دخیل در این بیماری، ارتباط ساختاری و عملکردی، مسیرهای پیام رسانی و
miRNA تنظیم کننده آن استفاده گردید.
نتایج و نتیجهگیری: نتایج این مطالعه، حاکی از آن است که سه عامل
miRNA-۱۸۷،
miRNA-۳۳b و
miRNA-۳۳a در ایجاد و پیشرفت این بیماری بسیار موثر می باشند.
[۱] Premature Ovarian Failure
[۲] Primary ovarian insufficiency
[۳] Diminished ovarian reserve
معصومه کردی، سارا قهرمانی،
دوره ۱۳، شماره ۱ - ( ۱۲-۱۴۰۰ )
چکیده
آپتامرها توالیهای تک رشته RNA، DNA و یا پروتئینی با اختصاصیت بالا هستند، که به طیف وسیعی از مولکولهای هدف تمایل اتصال دارند. آپتامرها در زمینه های مختلف مخصوصا پزشکی و تشخیصی کاربرد بالایی دارند و از نظر کاربردشان مشابه آنتیبادی ها هستند. استفاده از آپتامر به جای آنتیبادی مزایای زیادی از جمله قیمت ارزان، طول عمر بالاتر، افزایش قدرت نفوذ به بافت و غیره می باشد. چندین روش برای تولید آپتامر وجود دارد که با روشهای in silico میتوان مراحل تولید آپتامر را کوتاه و ساده تر کرد. با مدلسازی آپتامر میتوان مجموعهای از روشهای in silico مثل مدلسازی، داکینک و دینامیک مولکولی را برای غربالگری و دستیابی به بهترین توالی آپتامر به کار برد. در این مقاله مروری انواع آپتامرها، ساختارها و کاربردهایشان و روشهای طراحی آنها در in silico به صورت مختصر بیان شده است.
کلمات کلیدی: آپتامر، DNA، RNA، پروتئین، in silico
فرشید شیرافکن، سجاد قرقانی،
دوره ۱۳، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۴۰۱ )
چکیده
پروتئینهای مونلایت یک زیر کلاس از پروتئینهای چند عملکردی میباشند که در آنها بیش از یک عملکرد مستقل یا معمولاً متمایز در یک زنجیره پلی پپتیدی منفرد رخ میدهد. با تحلیل شبکههای تعاملی پروتئینها در سلول، میتوان درک کرد که چگونه فرایندهای پیچیده باعث بیماری میشوند. به کمک زیست شناسی سیستمها، میتوان سیستمهای بزرگتر و پیچیدهتر را مطالعه کرد و به اساس مولکولی چند بیماری توجه داشت. پروتئینهای ارگانیسم انسان که مون لایت هستند بیشتر در بیماریهای سرطان، کم خونی و بیماری مرتبط با سیستم عصبی درگیر هستند. در این کار با توجه به شبکه PPI انسانی، یک زیر شبکه ایجاد شد که در آن نودها، پروتئینهای ایجاد کننده سه بیماری منتخب و یالها، ارتباط این پروتئینها با یکدیگر میباشند. قدرت اثرات غیرمستقیم واسطهای غیر بیماری بین سه گروه از بیماریها اندازهگیری شد و پروتئینهای واسط کلیدی متصل کننده بیماریها شناسایی شدند. نتایج کار نشان دهنده ارتباط بین نقش واسط و مرکزیت و همچنین بین نقش واسط و ویژگیهای عملکردی این پروتئینها میباشد. مشاهده شد که یک پروتئین که نقش واسط کلیدی غیرمستقیم بین دو بیماری را بازی میکند، لزوما در شبکه PPI، هاب نمیباشد. بنابراین همانطور که پروتئینهای هاب مورد توجه قرار می گیرند، باید پروتئینهای واسط مورد توجه قرار بگیرند. ما مشاهده کردیم که واسطهای بین بیماریهای کم خونی و اعصاب از نظر عملکردی اهمیت زیادی در سلول دارند. پروتئینهای واسطهای که در اینجا پیشنهاد شدهاند، باید به صورت تجربی به عنوان پروتئینهای فرضی مرتبط با بیماری آزمایش شوند
زهرا حسن شاهی، بهزاد دهقانی، طیبه هاشم پور،
دوره ۱۳، شماره ۳ - ( ۱۱-۱۴۰۱ )
چکیده
ویروس HIV دارای حداقل شش ژن تنظیمی است که از بین آنها پروتئین Vif میتواند تکثیر ویروس را کنترل کند . این مطالعه برای اولین بار به بررسی جهشهای مهم در پروتئین VIF در توالیهای مربوط به بیماران ایرانی پرداخته است و با استفاده از دانش ایمونوانفورماتیک ، مناطق ثابت این پروتئین و توالیهای اپیتوپی B-Cell ، T-CELL و CTL تعیین گردید .
مواد و روشها :
توالیهای VIF از بانک ژنی NCBI جمعآوری گردید و از طریق نرمافزارهای بیوانفورماتیک، ساختار سوم و جایگاههای اپیتوپی B-Cell ، T-CELL و CTLآنها پیشبینی شد و خواص آنتی ژنیک و حساسیتزایی آنها موردمطالعه قرار گرفت .
یافتهها :
بیشترین شیوع جهشها به ترتیب مربوط به جایگاههای S ۴۹ P ( ۹۰% ) و S ۱۴۰ N و N ۱۸۶ S ( ۸۰% ) بود. همچنین دو جابهجایی باقابلیت تأثیر در قدرت اتصال پروتئین VIF به فاکتور میزبان در جایگاههای ۴۱ و۴۲ در این مطالعه معرفی شدند. سه منطقه بهعنوان توالیهای اپیتوپی با تحریککنندگی بالا و حساسیتزایی کم تعیین شد که از میان آنها ناحیه ۵-۳۲ بهعنوان بهترین ناحیه برای طراحی واکسن پیشنهاد شد.
نتیجهگیری:
این مطالعه به عنوان اولین مطالعه از ایران با به کاربردن ابزارهای بیوانفورماتیکی یک ناحیه باقابلیت بالای تحریک سیستمهای ایمنی همورال و سلولی و همچنین کمترین خواص حساسیتزایی معرفی شد، که میتواند در مطالعات آتی در زمینه واکسنهای ضد HIV مورداستفاده قرار گیرد.
مائده سلمانی، مریم حسنلو،
دوره ۱۳، شماره ۳ - ( ۱۱-۱۴۰۱ )
چکیده
مسیر پیامدهی Ras یک مسیر سیگنالدهی درون سلولی مهم است که تنظیم کننده اصلی جنبه های مختلف رشد طبیعی سلول و تبدیل به بدخیمی می باشد. خانواده ژن RAS از سه پروتئین G تشکیل شده است: H-Ras ، N-Ras و K-Ras که نقش مهمی در پیامدهی سلولی جهت رشد، تکثیر و مهاجرت دارند. جهش در انکوژنRas باعث ایجاد خواص بدخیمی می شود که برای رشد و گسترش سرطان مورد نیاز است. MicroRNA هایی (miRNA) که در ژنهای Ras کدگذاری می شوند نیز ممکن است در ایجاد سرطان نقش داشته باشند. در این تحقیق، microRNA های جدید واقع در ژن N-Ras از نظر بیوانفورماتیکی پیش بینی شدند. از برنامه SSCprofiler برای پیش بینی ساختارهای حلقه-ساقه در ناحیه ژنومی مورد نظر استفاده شد. پایگاه داده ای UCSC برای بررسی وضعیت حفاظت شدگی miRNA فرضی و توالی پیش ساز آن مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، پیش بینی N-Ras-miRs با استفاده از ابزار آنلاین MatureBayes نیز انجام شد. علاوه بر این، نرافزار آنلاین RNAFOLD که از الگوریتم پیش بینی ساختار حداقل انرژی آزاد (MFE) برای RNA استفاده می کند، برای پیش بینی تقریبی ساختار حلقه ساقه استفاده شد. نتایج نشان داد که N-Ras با طول حدود ۵ کیلوباز دارای ساختارهای شبیه حلقه ساقه miRNAیی است که توالی نسبتاً حفاظت شده ای دارد. به طور کلی، شواهد کلی حاکی از وجود miRNA های جدیدی است که در انکوژن N-Ras کدگذاری می شوند.
رضا مهدویان، حسین سلیمانی، محمد قربانی، حسین نادریمنش،
دوره ۱۳، شماره ۴ - ( ۱۱-۱۴۰۱ )
چکیده
ویتامینهای D و E از معمولترین داروهای درمان طولانیمدت دیابت هستند. یکی از مسائل مهم در این حوزه رهایش انسولین است. افزایش پایداری حالتهای غیرفعال انسولین (فرم هگزامر) در بهبود کارایی رهایش انسولین یک راهکار درحالتوسعه است. پروتئین انسولین به طور معمول در سه فرم مونومر، دایمر و هگزامر مشاهده میشود. در این تحقیق برای اولینبار، بررسی اثر ویتامینهای D۳ و E بر پایداری فرم ذخیرهای انسولین، از طریق روشهای محاسباتی صورت گرفت. نتایج حاصل از داکینگ مولکولی نشاندهنده وجود ۶ جایگاه اتصالی برای این ویتامینها است. ویتامینهای مذکور بهواسطه حلقههای ساختاری و خواص هیدروفوب به منطقه هیدروفوب در مرز بین دو زیر واحد انسولین متصل میشوند. نتایج حاصل از مطالعات G-mmpbsa نشاندهنده نقش پایدارکننده این ویتامینها در فرم هگزامر انسولین است. اتصال آنها به هگزامر موجب افزایش معنادار انرژی اتصالی بین زیر واحدهای انسولین شده است. حضور ویتامینهای مذکور موجب افزایش تعداد پیوندهای هیدروژنی بین زیرواحدهای مونومری هر همودایمر انسولین شده و نیز تعداد پیوندهای هیدروژنی درونی پروتئین هگزامر انسولین را به طور معناداری افزایش میدهد. اتصال این ویتامینها به فرم هگزامر انسولین موجب پایدارسازی، رهایش آهستهتر و متعادلتر انسولین و همچنین افزایش نیمهعمر فرم دایمر در جریان خون میشود. این یافتهها بهمنظور طراحی راهکار جدید برای تنظیم رهایش انسولین در بدن و همچنین افزایش نیمهعمر انسولین در خون جهت درمان بیماری دیابت نوع II راهگشا خواهد بود. علاوه بر این پایدارسازی فرم هگزامر میتواند بهعنوان یک راهکار مؤثر برای درمان دیابت نوع I از طریق رهایش آهسته از سامانههای زیست حسگری ایمپلنتشده نیز مورداستفاده قرار بگیرد.
وهب جعفریان، الهه کریم پور،
دوره ۱۴، شماره ۱ - ( ۱۲-۱۴۰۱ )
چکیده
امروزه از پپتیدها و پروتئینهای دارای خواص ضدسرطانی، ضد آلرژی و ضدالتهابی برای درمان استفاده میکنند. برازئین پروتئینی شیرین با ۵۴ باقیمانده آمینواسیدی است که طبق گزارشها دارای ویژگی ضد سرطانی مبتنی بر توالی و ساختار دارد. در این پژوهش نقش آسپارتات موقعیت ۴۰ در ساختار و عملکرد پروتئین برازئین وحشی و جهشیافتهها و نیز ویژگی ضدسرطانی پپتیدهای حاصل شده بر روی گیرنده TLR۵ بررسی شد. ازاینرو، چندین مدل از فرمهای جهشیافته با استفاده از نرمافزار Modeller.v,۹.۲۰ طراحی و ساخته شد. سپس صحت مدلها و ویژگیهای فیزیکی-شیمیایی نوع وحشی و جهشیافتههای D۴۰N ، D۴۰R و D۴۰Deletion با استفاده از سرورها و نرمافزارهای بیوانفورماتیکی مختلفی از جمله ProtParam ، ProtScale،SAVES ،PIC ، ModEval، و PredyFlexy مورد ارزیابی قرار گرفت. توالی پروتئینها جهت پیشبینی خاصیت ضدسرطانی با استفاده از سرورهای ACPred و iACP مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. کیفیت و تحلیل اتصالات پروتئین وحشی و جهشیافتهها بهعنوان لیگاند با گیرنده TLR۵ ایجادکننده مسیر سیگنالینگ ضدسرطانی، به کمک داکینگ مولکولی و با استفاده از نرمافزار HADDOCK بررسی شد. نتایج بررسی فراسنجههای بیوانفورماتیکی نشاندهنده احتمال بهبود پایداری ساختار و عملکرد پروتئین برازئین و احتمال افزایش سطح در دسترس جهت اتصال با گیرنده میباشند. همچنین بنا بر نتایج حاصل از بررسی داکینگ مولکولی، احتمال اتصال پروتئین برازئین جهشیافته D۴۰R به گیرنده TLR۵ نسبت به دیگر پروتئینها بیشتر است و این نشاندهنده احتمال افزایش خاصیت ضدسرطانی این جهشیافته میباشد؛ بنابراین پژوهش، قابلیت ارتقای کارکرد زیستی و دارویی برازئین با ایجاد جهشهای گوناگون در موقعیت آسپارتات ۴۰ وجود دارد.