زیست فناوری
سال:1392 | دوره:4 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

بیشتر بیماران کبدی مدت زیادی منتظر عضو پیوندی خواهند بود. توانایی سلول های بنیادی مزانشیمی در تمایز به سلول های شبه کبدی امید تازه ای برای درمان بیماری های کبدی است. مهندسی بافت، تمایز کبدی را با اتصال گروه های گوناگون مانند گلیکوزآمینوگلیکان هایی همچون هپاران سولفات به سطوح کشت، بهبود داده است. در تمایز کبدی، جدا شدن و مرگ سلول ها مشکلی است که کارایی سلول درمانی را کاهش می دهد. هدف این مطالعه، طراحی و ساخت بستری با الگوبرداری از ماتریکس خارج سلولی کبد است که بتواند از چسبندگی و تکثیر سلول های بنیادی مزانشیمی حمایت کند. در این پژوهش، کلاژن به گونه ای فیزیکی روی سطح ظروف کشت پلی استیرنی پوشش داده شد. برای تهیه ی بستر کلاژن-گلیکوزآمینوگلیکان، مولکول های هپاران سولفات، به صورت کووالان به وسیله ی EDC به کلاژن متصل شد. میزان چسبندگی سلول به روش شمارش سلولی و تکثیر سلول به دو روش شمارش سلولی و MTT بررسی شد. وجود گلیکوزآمینوگلیکان روی کلاژن به وسیله رنگ آمیزی با سافرونین o تایید شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان چسبندگی سلول ها به ترتیب مربوط به ماتریکس کلاژن، کلاژن-هپاران سولفات و پلی استیرن است. بستر کلاژن نیز بیشترین میزان تکثیر سلولی را نشان می دهد؛ پس از آن، ماتریکس کلاژن-هپاران سولفات توانست بستر مناسب تری نسبت به سطح پلی استیرن برای تکثیر سلول ها فراهم کند. این مطالعه نشان می دهد که ماتریکس شبیه سازی شده کبدی با استفاده از کلاژن همراه با گلیکوزآمینوگلیکان می تواند چسبندگی و ماندگاری سلول های بنیادی مزانشیمی را در سطح بهتری در مقایسه با سطوح معمولی کشت سلولی حمایت کند.

مالتوژنیک آمیلازها زیرگروهی از خانواده آلفا-آمیلاز است که توانایی هیدرولیز چندین پیش ماده مانند نشاسته، پلولان و سیکلودکسترین ها (CDs) را دارد، ولی سیکلودکسترین ها را به بقیه ترجیح می دهد و برخلاف سایر آلفا-آمیلازها داخل سلولی است. از این آنزیم در فرایندهای صنعتی بسیاری مانند صنایع غذایی، تخمیر و داروسازی می توان استفاده کرد. اثر غلظت های مختلف یون های فلزیCa2+ وK+ بر پایداری حرارتی آنزیم در دمای C° 65 مشخص کرد که یون کلسیم سبب کاهش و یون پتاسیم موجب افزایش پایداری حرارتی می شود. بر اساس بررسی های پیشین مشخص شده است که غلظت های مختلف یون های یادشده باعث کاهش یا افزایش فعالیت آنزیم می شود. ساختار دوم آنزیم با دورنگ نمایی دورانی در حضور و نبود یون های کلسیم و پتاسیم بررسی شد که درصد ساختار α-هلیکس در غلظت های 1 و 10 میلی مولار یون کلسیم نسبت به نبود یون، کاهش داشت اما در غلظت 5 میلی مولار، درصد ساختار α-هلیکس، افزایش چشم گیری نسبت به نبود یون نشان داد. درصد ساختار α-هلیکس در غلظت های 1 و 5 میلی مولار یون پتاسیم نسبت به نبود این یون، افزایش و در غلظت 10 میلی مولار کاهش داشت؛ در غلظت 10 میلی مولار یون پتاسیم، افزایش رندوم کویل نسبت به نبود یون دیده شد. برای بررسی ساختار سوم پروتئین در حضور و نبود غلظت های فوق، از روش فلورسانس ذاتی (با برانگیختگی در طول موج 280 نانومتر) استفاده شد که نشان داد یون کلسیم در غلظت های 1 و 5 میلی مولار سبب افزایش و در غلظت 10 میلی مولار موجب کاهش ساختار سوم می شود. یون پتاسیم نیز در همه ی غلظت ها سبب افزایش ساختار سوم پروتئین می شود. نتایج اسپکتروسکوپی هم خوانی خوبی با نتایج مربوط به پایداری حرارتی دارد. محاسبه پارامترهای ترمودینامیکی نشان می دهد که اثر ناپایدارکنندگی کلسیم و پایدارکنندگی پتاسیم به ترتیب آنتالپیک (کاهش Δ H#) و آنتروپیک (کاهش Δ S#) است.

مولکول های DNA بازهای نیتروژنی دارند که ویژگی هایی شبیه فلورفورها نشان می دهند. با این حال اسیدهای هسته ای از نوع DNA، ویژگی فلورسانسی بسیار ضعیفی دارند. از این رو شناسایی لیگاندهای متصل شونده به DNA که در حالت؛ نشر فلورسانس هستند و تنها بر اثر اتصال به مولکول های DNA نشر فلورسانس می یابد، بسیار کاربردی است. در این مقاله اثر یون های فلزی سدیم و پتاسیم بر القای ساختار چهاررشته ای) در الیگومری با نام PS2. M (GTG3TAG3CG3T2G2) بررسی شده است. با تشکیل پیچیده میان این ساختار DNA و مولکول Hemin، یک دزوکسی ریبوزایم یا DNAzym ایجاد می شود که فعالیت پراکسیدازی دارد. با طیف سنجی نور مرئی-فرابنفش، فعالیت الیگومرPS2. M به عنوان یک DNAzyme آشکار شد و طیف سنجی دورنگ نمایی دورانی، تشکیل ساختار چهاررشته ای DNA به وجودآمده از این الیگومر را نشان داد. فلورسانس ذاتی چهاررشته ای تشکیل دهنده دزوکسی ریبوزایم شبه-پراکسیدازی نیز بررسی شد و نتایج، افزایش شدت فلورسانس DNA در حالت چهاررشته ای را در مقایسه با حالت تک رشته ای نشان داد. افزون بر این، رنگ نامتقارن سیانینی (سایبرگُلد) به عنوان کاوشگر برای بررسی فلورسانس خارجی DNA چهاررشته ای مورد استفاده شد. این کاوشگر تمایز بالایی بین DNA تک رشته و چهاررشته ای نشان داد. سرانجام برهم کنش این رنگ با DNA با روش های دورنگ نمایی دورانی و فلورسانس بررسی شد.

تبدیل زیست توده لیگنوسلولزی (مانند ضایعات کشاورزی) به سوخت های زیستی مانند اتانول، گزینه ای مناسب و اقتصادی برای بهبود امنیت انرژی است. اجزا اصلی سازنده لیگنوسلولز، شامل سلولز، همی سلولز و لیگنین است. وجود لیگنین، از هیدرولیز سلولز و تبدیل آن به قند و در نهایت، سوخت زیستی جلوگیری می کند. برای از بین بردن این مشکل، روش های مختلف شیمیایی، فیزیکی، فیزیکی-شیمیایی و زیستی پیشنهاد شده است. به دلیل وجود شرایط ملایم عملیاتی، جلوگیری از ایجاد ترکیبات سمی و پسماندهای خطرناک و نداشتن آثار مخرب جانبی، روش زیستی اهمیت ویژه ای دارد. مشکل اصلی روش های زیستی، بازدهی کمتر آن ها نسبت به سایر روش ها است. برای رفع این مشکل، در این پژوهش، تجزیه آنزیمی لیگنین موجود در ساقه برنج با آنزیم های پراکسیداز تولیدشده (منگنز پراکسیداز، لیگنین پراکسیداز) از یک سویه قارچ پوسیدگی سفید، بررسی شد. برای اندازه گیری غلظت لیگنین و تعیین فعالیت آنزیم های تولید شده به وسیله ی قارچ، به ترتیب از روش اندازه گیری جذب نوری لیگنین محلول در استیل بروماید و روش جذب نوری با معرف های اختصاصی استفاده شد. نتایج نشان داد که تیمار آنزیمی می تواند حداقل 30 درصد لیگنین موجود در زیست توده ی لیگنوسلولزی را حذف کند. ترکیب شیمیایی محیط کشت از نظر غلظت یون های فلزی موثر در تولید آنزیم های پراکسیداز مانند منگنز، مس و روی به روش رویه سطح پاسخ باکس بنکن بهینه شد. فعالیت آنزیمی در شرایط بهینه برای آنزیم های منگنز پراکسیداز و لیگنین پراکسیداز نسبت به نمونه شاهد، چهار برابر افزایش یافت.

کتان سفید (Linum album) گیاهی علفی و دارویی است که لیگنان های مهمی مانند پودوفیلوتوکسین تولید می کند. پودوفیلوتوکسین و مشتقات آن، ویژگی های خواص ضدویروسی و ضدسرطان دارند. با توجه به این که ساخت شیمیایی پودوفیلوتوکسین اقتصادی نیست، تولید آن با کشت سلول گونه های سرده Linum، جایگزین سودمندی است. روش های زیادی برای افزایش تولید متابولیت های ثانوی در کشت سلول استفاده می شود. در این پژوهش، اثر کیتوزان بر رشد سلول و میزان پودوفیلوتوکسین، 1، 2، 3 و 5 روز پس از افزودن به محیط در کشت سلول گونه L album بررسی شد. بیشترین میزان پودوفیلوتوکسین، روز پنجم پس از تیمار، با اندازه ی دو برابر دیده شد. برای درک سازو کار کیتوزان، بیان ژن فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL)، سینامیل آلکل دهیدروژناز (CAD)، سینامویل کوآ ردوکتاز (CCR) و پینورزینول لاریسی رزینول ردوکتاز (PLR) بررسی شد. بیان ژن ها بعد از افزودن کیتوزان، افزایش یافت و اوج بیان آن ها پس از 3 روز دیده شد. کیتوزان با اثر بر بیان ژن آنزیم های مسیر بیوسنتزی پودوفیلوتوکسین، باعث افزایش میزان پودوفیلوتوکسین شد.

هدف این پژوهش، یافتن ارتباط میان کارکرد و ساختار توالی پپتیدی مشتق از استئوکلسین در نتیجه تغییر یک گروه عاملی و تاثیر آن بر تشکیل نانوبلور هیدروکسی آپاتیت است. قطعه پپتیدی شامل 13 اسید آمینه از پروتئین استئوکلسین، بر اساس توانایی اتصال به کلسیم، الگوبرداری و به روش فاز جامد به دو صورت اسیدی و آمیدی ساخته شد. روش دورنگ نمایی دورانی برای بررسی ساختار و از میکروسکوپ الکترونی برای بررسی کارکرد پپتیدهای ساخته شده استفاده شد. همچنین اثر سمیت پپتیدهای ساخته شده بر سلول های استئوبلاستی ارزیابی شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی بیانگر تشکیل نانوبلور هیدروکسی آپاتیت در حضور پپتید آمیدی است؛ در حالی که ذرات فسفات کلسیم بی شکل در حضور پپتید اسیدی تشکیل شده است. بررسی ساختار دوم با استفاده از طیف دورنگ نمایی دورانی، ساختار راندتصادفی فنر با بیضی واری مولی کمتر برای پپتید آمیدی را تایید کرد. بررسی اثر سمیت نشان داد که پپتید آمیدی، رشد سلول های استئوبلاستی را به گونه ای چشم گیر افزایش می دهد. نتایج میکروسکوپ الکترونی و میزان رشد سلول های استنوبلاستی، تایید کننده افزایش فعالیت زیستی توالی پپتیدی در اثر تغییر گروه کربوکسیل به گروه آمیدی است. استفاده از پپتیدهایی که توانایی تشکیل مینرال های هیدروکسی آپاتیت را دارند، به خاطر فعالیت زیستی بالا و همچنین زیست سازگاری دلخواه، می تواند در ترمیم بافت استخوان موفقیت آمیز باشد.

به کارگیری آنزیم ها در حلال های آلی به لحاظ بیوتکنولوژی و صنعتی حایز اهمیت است. یکی از مشکلات موجود در استفاده از آنزیم ها در حلال های آلی، کاهش پایداری آنزیم ها است. جهت رفع این مشکل از روش های پایدارسازی پروتئین ها همچون استفاده از افزودنی ها بهره گرفته می شود. در این تحقیق فعالیت و پایداری آنزیم تریپسین در درصدهای مختلف از حلال های آلی مورد بررسی قرار گرفت. سپس با استفاده از ساکارز پایداری آنزیم در حلال های آلی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که فعالیت تریپسین در غلظت های مختلف از حلال های آلی کاهش می یابد. میزان کاهش در مورد DMF کمتر از سایر حلال ها است. با بررسی پایداری آنزیم مشاهده شد که پایداری آنزیم در حلال های آلی کاهش می یابد. این کاهش با افزایش Log P حلال ها رابطه مستقیم دارد. پایداری آنزیم در حضور DMF در مقایسه با سایر حلال ها بیشتر بود. با افزودن ساکارز، تریپسین در مقابل حلال ها پایدار گردید که میزان پایدار شدن در حلال DMF بیشتر از حلال های دیگر بود. در آخر با توجه به نتایج، جهت به کارگیری تریپسین در حلال های آلی، مخلوط DMF و ساکارز پیشنهاد می شود.

ترمولیزین یک پروتئاز پایدار دمایی حاصل از باسیلوس ترموپروتئولیتیکوس می باشد. این آنزیم از نظر صنعتی مهم بوده و بویژه در سنتز پپتید کاربرد دارد. با توجه به کاربرد های صنعتی ترمولیزین، مطالعات زیادی بر روی آن انجام شده است. در تحقیق حاضر، نقش کلسیم در پایداری دمایی، pH اسیدی، در برابر عوامل دناتوره کننده (اوره و SDS) و نمک NaCl مطالعه گردید. پارامتر t1/2 در عدم حضور کلسیم، در دماهای 80، 85 و 90 درجه سانتی گراد به ترتیب 7، 3 و 1 دقیقه، اما در حضور کلسیم به ترتیب 95˃ ، 45 و 16 دقیقه بود. کلسیم تاثیر چندانی بر پایداری آنزیم در pH اسیدی نداشته است. همچنین، بررسی اثر دناتورانت ها نتایج متفاوتی نشان می دهد. در مورد SDS، درصدی از دناتورانت که فعالیت آنزیم را به نصف رساند، در عدم حضور کلسیم 1/0 و در حضور کلسیم 9/0 درصد (W/V) بود. اما در اوره، فعالیت آنزیم در حضور دناتورانت نه تنها دچار کاهش نشد، بلکه با افزایش روبرو شد و تفاوت قابل ملاحظه ای بین حالات حضور و عدم حضور کلسیم مشاهده نشد. تا غلظت 3 مولار NaCl، پایداری ترمولیزین در حضور کلسیم افزایش و در عدم حضور کلسیم اندکی کاهش یافته است. اما در غلظت بالاتر NaCl کاهش پایداری در هر دو مورد دیده شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که پایداری دمایی ترمولیزین و پایداری در برابر SDS به شدت وابسته به کلسیم می باشد، پایداری در برابر اوره و NaCl وابستگی نسبی به کلسیم را نشان می دهد و در pH اسیدی، پایداری آنزیم وابستگی به کلسیم ندارد.