---

---

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، PersiXyn۵ 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 ۸۰ درجه سانتی­گراد و pH ۸ مشاهده شد. آنزیم زایلاناز نوترکیب جدید پس از ۲ ساعت تیمار در دمای ۹۰ درجه سانتی­گراد ۵۸ 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.

---

شمار سلول­های میکروبی در سیاره­ی زمین از ستاره­هایی که در کهکشان­ها می­شناسیم، بسیار بیشتر است. گوناگونی میکروبی و شبکه­ی بوم­شناختی آن­ها با اینکه کارکردهای ویژه­ای در زیست­بوم­های کره­ی زمین دارند، ناشناخته مانده است. فناوری­های آمیکس مانند متاژنومیکس ابزارهایی را برای شناخت بخش بزرگی از این نادیده­ها با دقت زیادی فراهم نموده­اند که ژرفای آگاهی­هایی که نسبت به آنچه از روش­های مبتنی بر کشت میکروارگانیسم­ها به­دست می­آید، بسیار بیشتر است. یک نمونه در مورد گوناگونی ومپایرلیدس­ها است که از آغازیان و یوکاریوت­های میکروسکوپی هستند. روش­های متاآمیکس آشکار کرده­اند که گوناگونی درون این گروه از میکروارگانیسم­ها با گوناگونی همه­ی سلسله­ی قارچ­ها برابری می­کند. آن­ها در هر گوشه­ای از طبیعت، از اقیانوس­ها گرفته تا خاک­ها یافت می­شوند و تنها یکی از هفت گروه آغازیان هستند. در این مقاله افزون بر آشنایی با فناوری­های آمیکس به پروژه­های کلان در این زمینه نیز پرداخته شده است تا دستاوردهای آن­ها برای شناخت میکروارگانیسم­ها و کارکرد آن­ها ارائه گردد. در متاژنومیکس توالی­یابی مستقیم و شناسایی ژن­ها و ژنوم­های موجود در زیست­بوم­های پیچیده­ی میکروبی انجام می­گیرد. ویرومیکس پژوهش بر روی متاژنوم­های ویروسی است. در متاترانسکریپتومیکس mRNA مورد آنالیز قرار می­گیرد که به دلیل ناپایدار بودن آن در نمونه­های زیست­محیطی، گردآوری و رمزگشایی از آن چالش اصلی این آمیکس است. شناسایی و اندازه­گیری پروتئین­های گوناگون که می­تواند مستقیما فعالیت میکروبی را اندازه­گیری نماید در متاپروتئومیکس انجام می­شود. متابولومیکس زیست­محیطی مطالعه­ی متابولیت­های مولکولی با وزن کم تولید شده از برهمکنش­های میان میکروارگانیسم­ها همانند یوکاریوت­های کوچک، گیاهان، جانوران، شکارچیان و تنش­های غیرزنده و دیگر محرک­ها است.

---

پیشرفت­های علمی بطور قابل توجهی درک ما را از ارتباطات پیچیده بین سرطان و میکروبیوم افزایش داده است. آزمایشات تجربی نشان داده ­اند که تعامل میزبان و میکروبیوتا نقش مهمی در سلامتی یا بیماری بدن انسان ایفا می­کند. میکروبیوم انسان دارای مزایای متعددی از جمله تنظیم فرآیندهای اساسی مانند انتقال پیام، ایمنی و متابولیسم هستند که به عملکرد مناسب میزبان کمک می­کند. عدم تعادل میکروبیوتای روده و یا دیس بیوسی با ایجاد و پیشرفت بیماری­های پیچیده مانند سرطان روده بزرگ ارتباط دارد. از اینرو در این پژوهش بر اساس اطلاعات متاژنوم و متابولوم و آنالیزهای عملکردی میکروبیوم روده بزرگ، باکتری­ها، متابولیت­ها و مسیرهای بیولوژیکی باکتریایی مهم در سرطان روده بزرگ(CRC) را در مقایسه با گروه سالم شناسایی کردیم. همچنین سهم باکتریهای مختلف در مسیرهایی با فراوانی معنی­دار را مورد بررسی قرار دادیم و درنهایت با تجزیه و تحلیل شبکه برهمکنش باکتری-متابولیت در دو گروه سالم و سرطان، تفاوت این دو شبکه را از نظر ویژگی­های توپولوژیکی مشخص کردیم. نتایج ما نشانگرهای زیستی بالقوه را برای CRC معرفی کرد که می­توانند در طراحی مطالعات آینده مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین نشان داد که بعضی از باکتریها از جمله Bacteroides_fragilis و Bifidobacterium_longum که به ترتیب دارای افزایش و کاهش فراوانی در گروه سرطان هستند، در مسیرهای بیولوژیکی مهم باکتریایی در  CRCنیز مشارکت دارند. این یافته‌ها در مجموع نشان داد که میکروبیوم روده یک رویکرد غیرتهاجمی امیدوار کننده برای غربالگری اولیه CRC خواهد بود و ترکیب میکروبیوتای روده و متابولیت­های آنها می­تواند اطلاعات مهمی در مورد CRC ارائه دهد.