زیست فناوری
سال:1398 | دوره:10 | شماره:2 |تعداد مقالات:20

اعضای خانواده پروتئین های شوک حرارتی 70 (Hsp70) از اجزای مرکزی شبکه سلولی چپرون های مولکولی و کاتالیزکننده های تاخوردگی هستند. ژن کدکننده یک پروتئین مربوط به Hsp70 یا DnaK در حوزه باکتری ها dnaK نامیده می شود. پروتئین های DnaK در تاخوردگی ازنو پروتئین، تشکیل و تفکیک کمپلکس های پروتئینی و تخریب پروتئین های بدتاخورده دخیل هستند. ژن dnaJ که کدکننده Hsp40 در باکتری ها است، با نقش کوچپرونی تنظیم کننده فعالیت های DnaK است. در این مطالعه، DnaK از باکتری باسیلوس هالودورانس Guj1 (Bacillus halodurans Guj1) را شناسایی، کلون و بیان شد. ژن dnaK از باسیلوس هالودورانس Guj1، با استفاده از سیستم بیانیpET-28a+ به طور موفقیت آمیز در اشریشیا کلی سویه BL21 (DE3) بیان شد. قالب صحیح خوانش ژن کلون شده، دارای 1839جفت باز بوده که کدکننده 612 باقی مانده آمینواسیدی است. وزن مولکولی و pI محاسبه شده پروتئین به ترتیب 18/66کیلودالتون و 55/4 است. توالی آمینواسیدی به دست آمده باسیلوس هالودورانس Guj1 حدود 60% با همتای خود در E. coli یکسانی دارد. ساختار سه بعدی DnaK در باسیلوس هالودورانس با الگو قراردادن ساختار کریستالی BiP (عضوی از خانواده HSP70 در انسان) ساخته شد، که نشان دهنده یکسانی 88/08% با هم است. DnaK نوترکیب که توسط تیمار حرارتی به طور جزئی خالص شد، در SDS-PAGE یک باند تقریبا 70کیلودالتونی دارد. یافته های ما نشان داد که DnaK نوترکیب، بهبوددهنده کارآیی 27% دوباره تاخوردگی کربونیک انهیدراز بعد از قرارگیری در ° C54 به مدت یک ساعت است. بنابر نتایج به دست آمده، DnaK از باسیلوس هالودورانس به طور ذاتی می تواند به منظور بهبود ویژگی های عملکردی آنزیم ها و پروتئین ها، در کاربردهای مختلف استفاده شود.

تولید گیاهان هاپلویید مضاعف می تواند به عنوان روشی کارآمد در اصلاح گیاهان مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق به منظور تولید گیاهان هاپلویید نخود، بساک های رقم بیونیج به طول یک میلی متر و حاوی میکروسپورهای مرحله تک هسته ای، از غنچه های 3میلی متری جداشده و درون میکروتیوب های 2میلی لیتری حاوی 5/1میلی لیتر محیط RM-IK در معرض پیش تیمارهای مختلف سانتریفیوژ (g150، g300 و g600 هر کدام به مدت 3، 6 و 10دقیقه) و شوک الکتریکی (صفر، 100، 150 و 200ولت) قرار گرفتند. بساک های تیمارشده در محیط کشت EDM حاوی 10میلی گرم در لیتر توفوردی و 10میلی گرم در لیتر نیترات نقره به منظور القای کالوس و رویان کشت شدند. نتایج به دست آمده، اختلاف آماری معنی داری را بین سطوح مختلف سانتریفیوژ، سطوح مختلف شوک الکتریکی و اثرات متقابل آنها از نظر صفات مورد مطالعه نشان داد. بیشترین درصد رویان زایی در پیش تیمارهای سانتریفیوژ g150 به مدت 6دقیقه و g300 به مدت 3دقیقه، ترکیب پیش تیمار سانتریفیوژ g150 به مدت 3دقیقه با شوک الکتریکی 150ولت، پیش تیمار سانتریفیوژ g300 به مدت 6دقیقه، پیش تیمار سانتریفیوژ g300 به مدت 10دقیقه و ترکیب پیش تیمار سانتریفیوژ g150 به مدت 3دقیقه و شوک الکتریکی 200 مشاهده شد در حالی که بیشترین درصد باززایی گیاهچه از پیش تیمارهای سانتریفیوژ g300 به مدت 6دقیقه و همچنین ترکیب پیش تیمار سانتریفیوژ g150 به مدت 3دقیقه با شوک الکتریکی 150ولت به دست آمد.

پساب خروجی از صنایع لبنی مقادیر بالایی از مواد مغذی همچون نیترات و فسفات دارند. در این کار حذف نیترات و فسفات از پساب لبنی سنتزی توسط ریزجلبک کلرلا سالینا در حضور بار آلی مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، 2میلی لیتر از ریزجلبک کلرلا سالینا در شرایط آزمایشگاهی به 400میلی لیتر پساب سنتزی لبنی اضافه شد. طی دوره رشد غلظت نیترات و فسفات موجود در پساب سنتزی برای روزهای 1، 3، 5 و 7 با روش استاندارد (APHA) اندازه گیری شد. براساس نتایج حاصل حذف نیترات و فسفات توسط کلرلا سالینا به ترتیب برابر 100٪ و 95٪ بوده است. همچنین بیشترین میزان زیست توده تولیدی در طول هفت روز برابر با 0/7گرم بر لیتر به دست آمده است. از این تحقیق می توان نتیجه گرفت که این ریزجلبک توانایی بالایی برای کاهش نیترات و فسفات از پساب سنتزی لبنی را دارد و می توان در پالایش فاضلاب خروجی از تصفیه خانه های لبنی قبل از ورود به محیط زیست مورد استفاده قرار گیرد.

لوسیفراز حشره شب تاب P. py یک آنزیم پراکسیزومی است که موجب تبدیل سوبسترای هتروسیکلیک لوسیفرین به یک حدواسط اکسی لوسیفرین در حضور Mg+2– ATP و اکسیژن مولکولی می شود. اکسی لوسیفرین برانگیخته با نشر نور مریی به حالت پایه می رسد. لومینسانس به دلایل متعددی از جمله سرعت سنجش، حساسیت بالا و آسان بودن روش کار، کاربرد وسیعی دارد. برخلاف کاربرد متعدد، لوسیفراز در برابر تغییرات فیزیکی و شیمیایی بسیار حساس است بنابراین حساسیت و دقت آن کاهش می یابد. لوسیفراز در برابر دماهای بالا و هضم پروتئولیتیکی بسیار ناپایدار است. براساس مطالعات قبلی، با پروتئولیز محدود این آنزیم توسط تریپسین، شش جایگاه برش در دو ناحیه سطحی پروتئین واقع در دمین انتهای N شناسایی شد 220-206 (شامل K206، R213 و R218) و 341-329 (شامل K329، R330 و R337). در این مطالعه، جهش زایی هدفدار در ناحیه R330 صورت گرفت که آرژنین با گلوتامین جایگزین شد و اثر آن بر ساختار و عملکرد لوسیفراز مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج پروتئولیز محدود، این جهش تاثیر قابل توجهی نسبت به نمونه وحشی نداشت اما چندین تغییر مانند تغییر pH اپتیمم از 5/7 به 8 و افزایش غیرفعال شدن حرارتی در خصوصیات آنزیم ایجاد کرد. براساس نتایج، اگرچه آرژنین 330 یک رزیدوی حفاظت شده است ولی روی پایداری در برابر هضم پروتئولیتیکی تریپسین تاثیری نداشت.

لوسمی میلوئیدی مزمن (CML) یک بیماری بدخیمی خونی همراه با نوعی اختلال کروموزومی است و به عنوان یکی از انواع شایع لوسمی ها شناخته شده است. خانواده کرومن ها خواص ضد سرطانی قوی از خود نشان می دهند. بنابراین در این پژوهش اثر دو مشتق از خانواده دی هیدرو پیرانو [2, 3-g] کرومن بر سمیت سلولی و القای آپوپتوز در سلول های سرطانی K562 و مقایسه آن با سلول های نرمال تک هسته ای خون محیطی (PBMC) بررسی شد. رده سلولی K562 در حضور مشتق های کرومن ذکرشده در غلظت های 200-40میکرومولار و زمان 24-72ساعت کشت شد. اثر این ترکیب ها بر رشد و زنده مانی سلول های K562 و PBMC از طریق سنجش MTT و القای آپوپتوز با فلوسایتومتری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که این مشتق های کرومنی رشد رده سلولی K562 را مهار می کنند. همچنین با افزایش غلظت و زمان تیمار، سمیت سلولی افزایش یافت. از میان این دو ترکیب 4-No2pgC (2/75± 129=IC50) سمیت بالا و 4-MePgC (3/42± 214=IC50) سمیت پایین را پس از 72ساعت تیمار بر رده سلولی K562 نشان داد. همچنین نتایج فلوسایتومتری اثر القای آپوپتوز از طریق این ترکیب ها را بر رده سلولی K562 نشان داد. براساس نتایج حاصل از این پژوهش، مشتق های کرومن می توانند آپوپتوز را در رده سلولی K562 القا کنند و این ترکیب ها نسبت به سلول های سرطانی، اثر سمیت کمتری بر سلول نرمال دارند و در نتیجه این ترکیب ها می توانند به عنوان کاندیدای مناسبی برای درمان بدخیمی های خونی مورد بررسی قرار گیرند.

ایمنوتوکسین ها با قابلیت هدف گذاری هوشمند و القای مرگ سلول های سرطانی مبتنی بر حضور لیگاند اختصاصی مرتبط با آنتی ژن و بخش توکسینی راهکاری اساسی در درمان بیماری های سرطانی هستند. بنابراین آشکارسازی آنتی ژن های اختصاصی سطح سلول های سرطانی و اجزای تشکیل دهنده این نوع از داروها و سرهم بندی آنها مبتنی بر لینکرهای پپتیدی گام اساسی در طراحی این نوع از داروها است که در این تحقیق مبتنی بر علم محاسبات در ارتباط با سرطان تخمدان در دستور کار قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق در گام نخست، منجر به آشکارسازی 29 آنتی ژن با قابلیت بیان در سطح سلول های سرطانی تخمدان با بیشترین و اختصاصی ترین بیان در ارتباط با آنتی ژن های MAGE4 و CA125 شد. مدل ساختاری MAGE4 تعیین و الگوی بیانی آن بر سطح غشای مبتنی بر حضور پروتئین های HLA تعیین شد. از سویی دیگر، بین مولکول های پروتئینی قابل اتصال به این آنتی ژن TRIM69 به عنوان کارآمدترین لیگاندها انتخاب شد. در ادامه، سرهم بندی دمین توکسینی مشتق از کورینه باکتریوم دیفتری به لیگاند انتخابی با استفاده از لینکر (GGGGS)3 در 5 حالت مختلف منجر به ایجاد 50 سازه نوترکیب با کیفیت و ساختار متفاوت شد که در این میان مدل ساختاری داروی پروتئینی کدشده از سازه S4، بهترین پایداری ساختاری و عملکردی از دیدگاه میل اتصالی و ایمنوژنسیتی پس از قرارگیری در شرایط شبه واقعی را نشان داد. به طور کلی نتایج حاصل از این تحقیق منجر به معرفی آنتی ژن MAGE4 به عنوان نامزدی مناسب در اهداف داروهای ایمنوتوکسینی موثر بر علیه تخمدان و طراحی ایمنوتوکسینی موثر بر این آنتی ژن با قابلیت مطلوب ساختاری و عملکردی شد که باید مورد آزمون های آزمایشگاهی قرار گیرد.

با توجه به کاربرد گسترده پروتئین ها در زمینه های مختلف علمی و صنعتی و عدم امکان استخراج بهینه و مقرون به صرفه آنها از منابع طبیعی، بهترین راه چاره برای دستیابی به منبعی نامحدود از این مولکول های پیچیده زیستی استفاده از تکنولوژی پروتئین نوترکیب است. طی دهه های گذشته پیشرفت های حاصل در زمینه مهندسی ژنتیک و دست ورزی موجودات مختلف منجر به توسعه شمار زیادی از سیستم های بیانی برای تولید انواع مختلف پروتئین ها به صورت محلول و فعال زیستی شده است. امروزه یکی از مطرح ترین سیستم های بیان برای تولید پروتئین های نوترکیب، ریزجلبک ها هستند. ریزجلبک ها گروه بزرگی از موجودات فتوسنتزکننده میکروسکوپی هستند که در اکوسیستم های آبی زندگی می کنند. بیشتر پیشرفت ها در این زمینه با استفاده از کلامیدوموناس رینهارتی (Chlamydomonas reinhardtii)، ریزجلبک یوکاریوتی تک سلولی و فتوسنتزکننده، به عنوان موجود مدل حاصل شده است. در این مطالعه ابتدا سیستم های بیانی مختلف و مزایای سیستم کلامیدوموناس رینهارتی مورد بررسی قرار گرفته، سپس به شرح تفضیلی ساختار و چرخه زندگی این جلبک استراتژی های موجود برای مهندسی هر سه ژنوم هسته ای، کلروپلاستی و میتوکندریایی آن به منظور تولید سویه های نوترکیب و انواع سیستم ها و محیط کشت های مورد نیاز برای کشت آن پرداخته و در پایان مراکز کشت و نگهداری ریزجلبک ها، از جمله کلامیدوموناس رینهارتی در جهان را معرفی می کنیم.

بیوسورفکتانت ها ترکیبات کاهش دهنده کشش سطحی بوده که توسط طیف گسترده ای از میکروارگانیزم ها تولید می شوند. ﺍ ﻳ ﻦ ﺗ ﺮ ﮐ ﻴ ﺒ ﺎ ﺕ سبب ﺗ ﺴ ﻬ ﻴ ﻞ ﺩ ﺭ ﺟ ﺬ ﺏ ﺳ ﻮ ﺑ ﺴ ﺘ ﺮ ﺍ ﻫ ﺎ ی ﻏ ﻴ ﺮ ﻗ ﺎ ﺑ ﻞ ﺣ ﻞ توسط سلول های میکروبی می ﺷ ﻮ ند. ارزشمندترین جنبه کاربردی بیوسورفاکتانت ها به ویژه رامنولیپید حاصل از سودوموناس آئروژینوزا مربوط به صنعت نفت بوده که به منظور تسهیل استخراج و انتقال نفت خام و پاکسازی نفت کش ها می تواند استفاده شود. هدف پژوهش تجربی حاضر بررسی اثر نانوذره Fe/SDS بر میزان تولید رامنولیپید حاصل از سودوموناس آئروژینوزا در محیط کشت ملاس بود. برای این منظور از غلظت های مختلف یک، 500 و 1000میلی گرم بر لیتر نانوذره Fe/SDS استفاده شده است. در بین سایر غلظت های استفاده شده، غلظت یک میلی گرم بر لیتر از نانوذره Fe/SDS دارای بهترین میزان اثر بر میزان رشد باکتری و در نتیجه میزان تولید بیوسورفاکتانت بوده است. به طوری که سبب افزایش 23/21% رشد سلول ها شده که در نتیجه این تعداد از سلول ها سبب افزایش تولید بیوسورفاکتانت به میزان 20/73% در مقایسه با نمونه کنترل شد. لازم به ذکر است افزایش غلظت این نانوذره از یک میلی گرم بر لیتر به 500 و 1000میلی گرم بر لیتر سبب کاهش تدریجی میزان رشد سلول ها و تولید بیوسورفاکتانت شد که این امر ممکن است نشان دهنده دارابودن اثرات منفی این نانوذره در غلظت های بالاتر است و همچنین بهترین میزان امولسیون کنندگی بیوسورفاکتانت مربوط به نمونه کنترل در روز سوم (72ساعت) است. نتایج این پژوهش نشان می دهد با استفاده از غلظت های کم نانوذره Fe/SDS می توان میزان تولید رامنولیپید حاصل از سودوموناس آئروژینوزا را افزایش داد.

انباشتگی ضایعات پلی اتیلنی یکی از مشکلات زیست محیطی عمده است. هدف از این پژوهش بررسی تخریب پذیری میکروبی فیلم های پلی اتیلنی پرداخت شده با تابش آفتاب در شرایط نیمه صنعتی به عنوان روش طبیعی برای حذف ضایعات پلی اتیلنی است. فیلم های پلی اتیلنی به مدت یک ماه در معرض تابش خورشید و سپس به مدت صد روز در واکنش گاه های زیستی هوازی تحت تاثیر دو گونه میکروبی اسفنگوباکتریوم مولتیورورم IRN11 و دلفتیا تسوروهاتنزیس IRN27 قرار گرفتند. درصد افت وزن پلی اتیلن و تغییرات pH در محیط بررسی شدند. همچنین فیلم از نظر تغییر در ساختار شیمیایی توسط روش FT-IR بررسی شد و برای بررسی تشکیل لایه میکروبی روی سطح و تغییرات سطح پلیمر در مجاورت باکتری ها تصویربرداری با میکرسکوپ الکترونی (SEM) به کار رفت. افزایش جزئی pH طی دوره انکوباسیون ثبت شد. درصد کاهش وزن نمونه های پلی اتیلن پرداخت شده خورشیدی تحت تاثیر دو باکتری به ترتیب 0/013± 3/31% و 0/025± 3/98% بودند و گروه های عاملی کربونیلی در این نمونه ها در اثر هیدرولیز باکتریایی به صورت معنی داری کاهش یافتند. تصاویر به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی تشکیل لایه های میکروبی متفاوت را روی سطح پلیمر پرداخت شده با تابش خورشید به وسیله هر دو باکتری نشان دادند. نتایج نشان دادند تابش نورخورشید اثر معنی داری در افزایش قابلیت زیست تخریب پذیری میکروبی فیلم های پلی اتیلنی داشت و دو باکتری مورد آزمون قادر بودند زیست تخریب پذیری فیلم های پرداخت شده با تابش خورشید را بهبود بخشند.

لیپوزوم ها یا وزیکول های زیستی از کلسترول، فسفولیپید و آب تشکیل می شوند. همچنین گاهی اوقات سایر مولکول های زیستی و غیرزیستی در ساختار لیپوزوم به کار برده می شوند. مفهوم پایداری لیپوزومی، در بحث درمان بیماری ها و دارورسانی، بسیار حیاتی و مهم است و می تواند متاثر از ترکیب فسفولیپیدی غشای لیپوزوم باشد. علاوه بر این حضور و عدم حضور کلسترول نیز می تواند پایداری لیپوزومی را تحت تاثیر قرار دهد. همچنین شکل گیری لیپوزوم ها نیز تحت تاثیر حضور یا عدم حضور کلسترول است. در این تحقیق ما درصدد هستیم تا اثر حضور و عدم حضور کلسترول را روی پایداری و شکل گیری لیپوزومی بررسی کنیم، که به این منظور از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده می شود. لیپوزوم هایی که مورد شبیه سازی قرار گرفتند شامل دو نوع لیپوزوم، لیپوزوم دوناگزومه (نوع اول) و لیپوزوم دوناگزومه فاقد کلسترول (نوع دوم) هستند. آنالیزهای شکل گیری شامل تابع توزیع شعاعی و ناحیه سطح در دسترس حلال نشان دادند که هر کدام از لیپوزوم ها ساختارهای نانودیسکی کروی ایجاد کرده اند. لیپوزوم نوع اول یک ساختار نانودیسکی و لیپوزوم نوع دوم دو ساختار نانودیسکی ایجاد کرد. همچنین آنالیزهای انرژی شامل انرژی کل، انرژی میان کنش های واندروالس و الکترواستاتیک نشان دادند که لیپوزوم نوع اول پایدارتر است. دلیل این پایداری حضور مولکول کلسترول در ساختار این لیپوزوم است که توانایی ایجاد پیوند هیدروژنی با لیپیدهای مجاور دارد و باعث افزایش پایداری می شود. به علاوه میان کنش های آب گریز بین کلسترول و فسفولیپیدها و همچنین توزیع و جهت گیری مناسب این قسمت ها سهم عمده ای در پایداری ساختار ایفا می کند.

چبررسی رفتار جریان های حاوی ذرات فعالی همچون باکتری، موضوع جدیدی است که توانایی تعریف در کاربردهای گسترده را دارد. تحرک محلول باکتری، به دلیل نیروی هیدرودینامیک، نیروی برشی در اطراف سلول ایجاد می کند که بر رفتار سیال تاثیر می گذارد. در این تحقیق برای بررسی رفتار باکتری اشریشیا کلی در محیط آب/پلیمر با استفاده از رئومتر برشی، تغییرات گرانروی محلول بررسی شد. در مطالعه حاضر، با انتخاب غلظت (0/01گرم بر میلی لیتر) و وزن مولکولی مناسب از پلی وینیل پیرولیدن (360کیلودالتون)، فعالیت باکتری اشریشیا کلی در آزمون رئومتری و باسرعت های برشی مختلف بررسی شد. همچنین، تاثیر حضور سه گونه باکتریایی اشریشیا کلی، استوباکتر گزیلینوم و استافیلوکوکوس اورئوس در میزان تنش بین سطحی سیال، به کمک آزمون ویلهلمی بررسی شد. فعالیت باکتری سبب کاهش گرانروی محلول نسبت به محلول عاری از باکتری می شود. همچنین داده های گرانروی نسبی محلول در محدوده وسیعی از سرعت های برشی و در رقت های مختلف باکتری، تحلیل شد؛ آن گونه که گرانروی نسبی در حالت رقیق و سرعت های برشی کم (یک برثانیه)، کمتر از یک و در سرعت های برشی بیشتر، افزایش یافته است. در این پژوهش، به منظور تحلیل و ارتباط حرکت جمعی، کسر حجمی باکتری 0/8 شد. همچنین، اگر چه میزان کاهش کشش سطحی در سه محلول باکتریایی مقادیر متفاوتی نشان دادند، اما روند کاهش تنش سطحی در آنها، می تواند شاهدی بر تاثیر فعالیت باکتری بر رفتار جریان پذیری سیال باشد. فعالیت باکتری اشریشیا کلی سبب سهولت جریان پذیری سیال در محدوده سرعت های برشی کم می شود. مشاهده گرانروی کاهش یافته در این ذره فعال می تواند کاربردهای جدیدی را با توجه به کاهش انرژی مورد نیاز برای جریان پذیری آن تعریف نماید.

سرطان معده پنجمین سرطان شایع در جهان است. به نظر می رسد که سلول های بنیادی واقع در تومور از خاصیت جاودانگی برخوردار بوده و مسئول مقاومت به درمان، بازگشت تومور و متاستاز باشند. امروزه مشخص شده است که miRNAها که از دسته RNAهای کوچک غیرکدکننده هستند نقش مهمی در تنظیم فعالیت سلول های بنیادی سرطان دارند. بنابراین هدف مطالعه مروری حاضر، معرفی miRNAهایی است که در تنظیم هر سه خصوصیت بنیادینگی، متاستاز و مقاومت به دارو دخیل هستند. با شناسایی این miRNAها، می توان از آنها به عنوان نشانگرهای زیستی در تشخیص و هدف گیری به منظور درمان هرچه بهتر سرطان بهره برد. در این مطالعه با استفاده از مرور سیستماتیکی و داده کاوی، هفت miRNA شامل miR-100، miR-107، miR-19b، miR-30a، miR-27a، miR-23a و miR-34a به دست آمد که قادر به تنظیم هر سه مسیر بنیادینگی، متاستاز و مقاومت به دارو در سرطان معده بودند و همچنین 52 عدد ژن هدف به دست آمد که از مهم ترین ژن های آن می توان به AXL، CD24، CD44، SIRT1، NOTCH2، NOTCH1، CDK6 و MYC اشاره کرد که در تنظیم چندین فرآیند زیستی دخالت دارند.

مهندسی هدف دار ژنوم تغییر دقیق ژنوم در بسیاری از موجودات زنده با استفاده از نوکلئازهای مهندسی شده که امروزه به عنوان یک تکنولوژی نوظهور با قابلیت و قدرت بالا مطرح شده، است. همه ابزارهای مهندسی ژنوم مبتنی بر ایجاد شکست دورشته ای (DSBs) در جایگاه هدف و سپس ترمیم متعاقب آن از طریق یکی از دو مسیر نوترکیبی همولوگ (HDR) یا اتصال انتهاهای غیرهمولوگ (NHEJ) هستند که از این طریق قادرند تا تغییرات ژنتیکی مورد نظر و دلخواه را ایجاد کنند. ابزارهای اصلی ویرایش ژنوم شامل اندونوکلئازهای انگشت روی (ZFNs)، اندونوکلئازهای افکتور شبه فعال کننده رونویسی (TALENs) و سیستم کریسپرکاس/Crispr)Cas9)هستند. این قبیل ابزارها با ایجاد تغییرات دقیق در اطلاعات ژنتیکی برای اهداف مختلف، تحول بزرگی را در علوم مختلف به خصوص پزشکی، تحقیقات بیولوژیک و بیوتکنولوژی ایجاد نموده اند. بهبود بیماری نقص ایمنی اکتسابی (AIDS) از طریق تخریب ژن CCR5 با میانجی گری ZFN یکی از مثال های شاخص به منظور نشان دادن قابلیت بالای ZFNs در ویرایش ژنوم است. تغییر ژنوم در موجودات زنده غیرمدل با پیدایش TALENs در سال 2010 امکان پذیر شد. سپس در سال 2013، سیستم CRISPR/Cas9 باعث شد تا دوره جدیدی از تحقیقات مربوط به ویرایش ژنوم آغاز شود، به طوری که از آن به عنوان انقلابی در بیولوژی یاد می شود. همچنین به زودی ویرایش ژنوم امکان درمان بیماری های ژنتیکی را نیز فراهم خواهد آورد. چشم انداز ویرایش ژنوم در تولید محصولات و دام های با ویژگی های مفید نیز امید بخش است. به عنوان مثال می توان به تولید قارچ خوراکی مقاوم به قهوه ای شدن اشاره نمود، که این محصول با غیرفعال کردن ژن های کدکننده پلی فنول اکسیداز تولید شده است. تولید کلزا و برنج مقاوم به علفکش با سیستم CRISPR/Cas9 نیز از این موارد است. این قبیل محصولات تحت عنوان محصول ویرایش شده ای که تراریخته (GMOs) نیستند، شناخته شده اند. در این مرور به ابزارهای اصلی ویرایش ژنوم، خلاصه ای از کاربرد آنها در بهبود محصولات زراعی و نسل آینده اصلاح گیاهان زراعی و منابع اصلی محاسباتی آنها پرداخته خواهد شد.

در سال های اخیر مطالعات فراوانی در جهت ساخت نانو ذرات مغناطیسی به منظور کاربرد در زمینه های مختلف علوم صورت گرفته است. طراحی و روش سنتز مناسب این نانو ذرات، بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی و کاربردهای متنوع آن ها به ویژه در زمینه علوم زیستی به صورت مستقیم تأثیرگذار است. روش های مختلفی برای ساخت نانو ذرات مغناطیسی وجود دارد. یکی از ساده ترین و کارآمدترین روش های سنتز نانو ذرات مغناطیسی روش هم رسوبی شیمیایی است، ولی توده ای شدن نانوذرات مغناطیسی یکی از مشکلات ساخت نانوذرات مغناطیسی با این روش است. در این پژوهش پروتکل های مختلف سنتز نانو ذرات مغناطیسی به روش هم رسوبی و پوشش دار کردن آن ها با سیلیکا انجام گرفت و تأثیر عوامل مختلف نظیر نوع ترکیب قلیایی مورداستفاده، استفاده از نمک سیترات، دما و اولتراسونیکاسیون در پراکندگی، میزان توده ای شدن نانو ذرات مغناطیسی و پایداری آن ها در محلول های آبی موردبررسی قرار گرفت. درنهایت یک پروتکل ساده و تکرارپذیر برای ساخت نانو ذرات مغناطیسی با توزیع اندازه مناسب و پراکندگی بالا در محلول های آبی به منظور استفاده در کاربردهای علوم زیستی بهینه سازی و معرفی گردید.

ذرت یکی از گیاهانی است که به طور گسترده در سطح جهان به دلیل سازگاری بالای آن برای تامین مواد غذایی انسان، دام و همچنین مواد خام محصولات صنعتی کشت می شود. تحقیق حاضر با هدف گروه بندی لاین های خالص ذرت. LZea mays با استفاده از صفات آگرومورفولوژیک در راستای تولید بذر هیبرید صورت گرفت. 100 لاین خالص ذرت هر کدام در 6 گلدان به منزله 6 تکرار کشت و در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی در فضای باز محوطه گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه در سال 1394 چیده شدند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد بین لاین ها از نظر تمامی صفات مورد مطالعه تفاوت معنی دار وجود دارد. ضرایب همبستگی بالایی بین صفات مورد مطالعه مشاهده شد. بالاترین ضریب همبستگی بین صفت طول چوب بلال با وزن چوب بلال (0/822) مشاهده شد. تجزیه رگرسیون گام به گام نشان داد صفات طول چوب بلال و وزن چوب بلال 66/4% تغییر عملکرد دانه را توجیه می کنند. در تجزیه کلاستر لاین ها در چهار دسته گروه بندی شدند. بیشترین فاصله براساس روش ماهانالوبیس بین کلاسترهای 2 و 4 برابر 28/07 مشاهده شد. نتایج حاصل از گروه بندی براساس تجزیه به مولفه های اصلی موید نتایج تجزیه کلاستر بود. به طور بالقوه ژنوتیپ های گروه های 2 و 4 می توانند به عنوان والدین واریته های هیبرید و تولید جوامع در حال تفرق استفاده شوند.

به دنبال غلظت بالای اوریک اسید، بیماری هایی مانند نقرس (التهاب مفاصل)، شکل گیری سنگ های کلیوی، سندرم لیش-نیهان، بیماری های قلبی، دیابت تیپ 2 و سندرم های متابولیک ایجاد می شود. از جمله داروهایی که موجب کاهش سطح آن در پلاسما می شود آنزیم اوریکاز است. تولید، فرمولاسیون و نگهداری پروتئین ها نیاز به توجه خاصی دارد تا ساختار آن تغییر نکند و بیشترین میزان فعالیت و پاسخ و کمترین میزان حساسیت زایی به دست آید، در این مطالعه، آنزیم اوریکاز پس از کلون، ترانسفورم، بیان در باکتری اشریشیا کلی و تخلیص توسط کروماتوگرافی تمایلی، در مقایسه با نمونه رایج دارویی آنزیم Rasburicase فعالیت بالاتری داشته و نیز در همه دماهای مورد مطالعه پایداری حرارتی (50، 37، 25، 4 و C° 20-)، آنزیم اوریکاز نوترکیب دارای مقاومت بیشتری نسبت به آنزیم رایج دارویی است. حال با توجه به نتایج به دست آمده و همچنین اهمیت بالای آنزیم اوریکاز در پیشگیری، درمان و قیمت بالای این داروی وارداتی، توسعه اشکال پایدار این آنزیم میتواند به عنوان مصارف دارویی مد نظر قرار گیرد.

میکروRNAها ریبونوکلئیک اسیدهای تک رشته ای هستند که نقش های مهمی در فرآیندهای طبیعی سلول ها دارند و در برخی بیماری ها میزان بیان آنها تغییر می کند، در نتیجه می توان از آنها برای تشخیص بیماری ها استفاده کرد. بنابراین روش هایی برای شناسایی دقیق و حساس آنها ضروری است. در سال های اخیر، طراحی پروب های فلورسنت مبتنی بر نانوخوشه های فلزی و کاربرد موفق آنها در تشخیص هدف های مختلف همچون miRNA، ssDNA و یون های فلزی، توسعه یافته است. نانوخوشه های فلزی بر پایه داربست DNA دارای ویژگی هایی همچون پایداری نوری عالی، اندازه کمتر از نانومتر، سمیت کم و زیست سازگاری هستند؛ بنابراین گزینه مناسبی برای مطالعات زیستی هستند. در این پروژه برای اولین بار از نانوخوشه های نقره مبنی بر DNA استفاده شده است که در حضور توالی هدف(miR_103) که بیومارکری برای تشخیص زودهنگام سرطان روده بزرگ است، نشر آنها افزایش یافت. نانوخوشه ها به روش کاهش شیمیایی تولید شدند و خصوصیات آنها با تکنیک های تصویربرداری الکترونی عبوری (TEM) و پراکندگی دینامیکی نور (DLS) مورد بررسی قرار گرفت. حد تشخیص در نانوزیست حسگر طراحی شده 0/64پیکومولار است و می تواند به عنوان ابزاری برای بررسی microRNAها در نمونه های زیستی و تشخیص های کلینیکی زودهنگام با دقت و حساسیت بالا به کار گرفته شود.

مخمرهای جنس ساکارومایسس سرویزیه امروزه کاربردهای وسیعی در بیوتکنولوژی داشته که مطالعات متعددی در این باره صورت گرفته است. از آنها به عنوان مکمل غذایی در پرورش انواع موجودات به ویژه آبزیان استفاده می شود. گونه های این جنس حتی به عنوان پروبیوتیک نیز مطرح هستند که اثرات مفید زیادی در رشد موجودات دارند و می توانند در انواع سوبستراهای ضایعاتی ارزان قیمت و دردسترس از جمله هیدروکربن ها و مواد نفتی نیز پرورش یابند. بنابراین یافتن محیط کشت مناسب و ارزان ‍ قیمت برای افزایش رشد بهینه مخمرها حائز اهمیت است. در مطالعه حاضر ضمن بررسی تنوع گونه های مخمر ساکارومایسس شناسایی شده فلور روده ماهیان قزل آلای پرورشی شهرستان ارومیه، بهینه شرایط رشد و پرورش این گونه ها در محیط های کشت مختلف شاملYPD، YPAD، YPG، YPACوDM مورد بررسی قرار گرفت. این تحقیق ضمن تاکید بر تنوع سویه ای مخمرهای ساکارومایسس سرویزیه نشان داد که این مخمرها بهترین رشد را در محیط YPAD دارند که می تواند نیازهای اولیه رشد آنها را تامین کند.

به مجموعه ای از ماکرومولکول ها که در سلول با یکدیگر دارای تعامل هستند و عمل زیستی خاصی را انجام می دهند، شبکه زیستی گفته می شود. ناهنجاری تنها در یک مولکول اتفاق نمی افتد بلکه شبکه زیستی مربوط به آن را نیز درگیر می کند. برای شناسایی صحیح و جامع عوامل درگیر در یک بیماری باید از مقایسه بین شبکه های زیستی استفاده نمود. در این راستا، مسایل هم ترازی محلی و سراسری شبکه های برهم کنش پروتئین-پروتئین تعریف شد. با توجه به NP-کامل بودن مساله هم ترازی سراسری، الگوریتم های غیرقطعی مختلفی برای حل این مساله ارایه شده است. الگوریتم NetAl در این سال های اخیر به عنوان یک روش کارآمد برای حل این مساله شناخته شده است. گرچه این الگوریتم توانایی هم ترازی دو شبکه را با سرعت مناسبی دارد ولی ویژگی های زیستی را برای این منظور در نظر نمی گیرد. در این کار قصد داریم یک چارچوب جدید برای مساله هم ترازی سراسری شبکه های پروتئین-پروتئین به نام PRAF ارایه دهیم که با استفاده از این الگوریتم، نرم افزار BINGO و مفهوم هستی شناسی ژن، موجب بهبود نتایج الگوریتم NetAl شود.

سیستم های متداول تصفیه فاضلاب قادر به حذف موثر فسفر نیستند. ورود فسفر به منابع آبی موجب ایجاد یوتریفیکاسیون می شود. یکی از روش های حذف فسفر استفاده از ریزجلبک ها است. با این روش علاوه بر کمک به تصفیه پیشرفته فاضلاب می توان زیست توده که کاربردهای فراوانی دارد، تولید نمود. هدف مطالعه حاضر تعیین و مقایسه میزان حذف فسفر و تولید ریزجلبک اسپیرولینا درفتوبیوراکتور با استفاده از دو نوع فاضلاب تصفیه شده بود. آزمایش ها با ساخت فتوبیوراکتور و تزریق هوا به وسیله دیفیوزر حباب ریز در راکتورهای حاوی فاضلاب انجام شد. منبع نور در این آزمایش لامپ های فلورسنت سفید بودند و به صورت تابش متناوب طراحی شد. از پساب تصفیه خانه فاضلاب شهری و فاضلاب تصفیه شده سرویس بهداشتی به عنوان محیط کشت در فتوبیوراکتور استفاده شد. غلظت فسفر در فاضلاب تصفیه شده به روش اسپکتروفتومتری در طول موج 690نانومتر اندازه گیری شد. میزان حذف فسفر و تولید زیست توده در محیط کشت های حاوی فاضلاب با غلظت های مختلف فسفر اندازه گیری شد. غلظت اولیه فسفر در فاضلاب تصفیه شده شهری و در فاضلاب سرویس بهداشتی به ترتیب 1/96 و 0/4میلیگرم در لیتر بود. در کشت با فاضلاب شهری در مدت 8 روز 71/9% فسفر حذف شد و 0/18گرم در لیتر زیست توده تولید شد. در آزمایش با فاضلاب تصفیه شده سرویس بهداشتی در مدت 8 روز 37% فسفر حذف شد و غلظت زیست توده به 0/025گرم در لیتر افزایش یافت. با کاهش غلظت فسفر در فاضلاب، میزان تولید زیست توده و درصد حذف فسفر کاهش یافت. می توان نتیجه گرفت که ریزجلبک اسپیرولینا قادر به حذف فسفر از فاضلاب تصفیه شده و تولید زیست توده است.