زیست فناوری
سال:1392 | دوره:4 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

با بهینه سازی دستگاه طیف سنج جرمی و توسعه پایگاه های اطلاعاتی و ابزار بیوانفورماتیک توام با ظهور نانوتکنولوژی در دهه 1990 میلادی، تحولی عظیم و شگرف در زیست شناسی ملکولی صورت گرفته و چشم اندازهای جدیدی در زیست شناسی ملکولی، پزشکی، کشاورزی، علوم محیط زیست، داروسازی و. . . پیدا شد که مهمترین آن ها نگاه شبکه وار به کل سیستم زنده و حل مسائل زیستی در سطح کل سیستم به عنوان یک ماهیت به هم پیوسته متشکل از شبکه میانکنش دهنده ای از ژن ها، پروتئین ها و واکنش های بیوشیمیایی مختلف است. علاوه بر این، از اتحاد نانوفناوری و زیست شناسی، نانوزیست فناوری پا به عرصه وجود گذاشت. در این مقاله، مفاهیم برخی موضوعات اصلی در زیست شناسی به زبانی ساده بازگو شده است. موضوعات مورد بحث در این مقاله شامل مبانی پروتئومیکس و توصیفی نظام مند از حوزه های مختلف مطالعاتی در آن است. پس از یک مرور مختصر بر اصول فیزیکی نانو فناوری، کاربرد یکی از محصولات آن به نام کوانتوم دات در زیست شناسی و مخصوصا در مطالعات پروتئومیکسی مورد بحث قرار داده شده است. این مقاله در برگیرنده اصول کلی و کاربردهای عمده حوزه های نوظهور در زیست شناسی می باشد.

با افزایش آگاهی درباره اثرات شدید و مضر آلودگی محیط زیست، گرمایش جهانی و محدودیت های سوخت های فسیلی تلاش زیادی برای تولید انرژی های تجدیدپذیرمانند اتانل و بوتانل صورت گرفته است. علاوه بر مصارف سوختی، در صنعت از بوتانل برای تولید نرم کننده ها، لیکور(لاک الکلی)، پوشش ها، پاک کننده ها و سیالات هیدرولیکی جهت استفاده در ترمز اتومبیلها استفاده می شود. بیوبوتانل صنعتی به وسیله فرایند تخمیر با استفاده از باکتری کلستریدیوم استوبیوتیلیکام در شرایط بی هوازی تولید می شود. بسته به طبیعت کربوهیدرات و مواد مغذی که در اختیار این باکتری قرار می گیرد، نسبت تولید حلال ها(استن، اتانل وبوتانل) متنوع می باشد. دراین پژوهش تاثیر نوع مواد مغذی و غلظت های مختلف گلوکز جهت تولید بوتانل توسط این باکتری بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکام برای تولید حلال به ویتامین های بیوتین، تیامین و پارا آمینوبنزوئیک اسید و همچنین به حضور یون های منیزیم، آهن، منگنز، فسفات و آمونیوم استات به مقدار بسیار جزئی در کنار عصاره مخمر نیاز دارد و در عدم حضور این مواد، با وجود رشد مناسب باکتری، میزان حلال تولیدی به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد. همچنین غلظت گلوکز بهینه جهت حداکثر تولید حلال g/l 40 می باشد که در این غلظت حداکثر بوتانل تولیدی g/l7/6 و حداکثر حلال تولیدی g/l 5/10 با بازده 26. 25% می باشد.

نانوذرات زیست تخریب پذیر پلی مری به دلیل انکپسوله شدن بهتر، رهاسازی کنترل شده، سمیت پایین و در دسترس بودن زیستی در انتقال دارو بسیار مورد توجه اند. انکپسوله شدن مواد دارویی در نانوذرات پلی مری می تواند اثرات درمانی چنین ترکیباتی را بهبود دهد. پلی مرها به دو دسته ی طبیعی و سنتزی تقسیم می شوند. کیتوزان به عنوان یک پلی مر طبیعی می تواند کاربردهای زیادی را در دارورسانی داشته باشد. هدف این مطالعه بهینه سازی تولید نانوذرات کیتوزان برای استفاده در انتقال دارو می باشد. نانوذرات کیتوزان بر اساس روش ionic gelation تهیه و تعیین ویژگی شدند. مورفولوژی نانوذرات تشکیل شده و توزیع اندازه ی ذره، بار سطحی و شاخص پراکندگی (PDI) آنها تعیین شدند. طیف FTIR در مورد نمونه های لیوفیلیزه ثبت شد و تشکیل نانوذرات را اثبات کرد. تحقیق حاضر نشان داده که اندازه ی ذرات و پتانسیل زتا را می توان با تغییر شرایط از جمله استفاده از نسبت های مختلف وزنی و حجمی کیتوزان و تنظیم pH کنترل نمود.

آنزیم آدنوزین تری فسفات سولفوریلاز ( ATPS ) دربسیاری از انواع موجودات وجود دارد. نقش های فیزیولوژیکی مختلفی در موجودات مختلف به آنزیم ATPS نسبت داده شده که می توان به جذب و احیای سولفات و بازیابی پیروفسفات اشاره کرد. همچنین آنزیم دارای کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی متنوعی است. هدف این مطالعه کلون و بیان ژن تولید کننده پروتئین نوترکیب ATPS ازیک سوش ژئو باسیلوس ایرانی بود. بعد از جداسازی و تعیین سوش باکتری ژئوباسیلوس کواستافیلوس، DNA ژنومی آن استخراج شد. با استفاده از پرایمرهای اختصاصی ژن ATPS، ژن مورد نظر از رویDNA ژنومی تکثیر شد. نتیجه انجام PCR ژن ATPS به صورت یک باند 1188 جفت بازی بر روی ژل آگاروز مشاهده شد. سپس محصول PCR تخلیص و داخل وکتور کلونینگ کلون شد. باند مربوطه پس از کلونینگ توالی یابی شد و نتیجه بررسی همولوژی آن در بانک اطلاعاتی NCBI تایید کرد که قطعه کلون شده مربوط به ژن ATPSاست. ژن مورد نظر در پلاسمید بیانی pET 28a ساب کلون شد. امکان بیان پروتئین نوترکیب ATPS در باکتری BL21(DE3)ازروی ORF کلون شده با استفاده از ژل SDS-PAGEبررسی شد. آنالیز پروتئین بیان شده بر روی ژل SDS-PAGE یک باند 47. 5 کلیو دالتونی را نشان داد. سنجش فعالیت آنزیمی پروتئین مورد نظر به روش لومینسانس ATP نشان داد که پروتئین نوترکیب دارای فعالیت می باشد. این اولین مطالعه در رابطه با کلون، بیان و تعیین فعالیت آنزیمی ژن ATPS از باکتری ژئوباسیلوس کواستافیلوس می باشد.

امروزه مواد زیستی، کاربردهای وسیعی در صنایع مختلف پیدا کرده است. در این راستا مولکول های زیستی با قابلیت های مختلف شناسایی شده اند که یکی از آنها باکتریورودوپسین می باشد. باکتریورودوپسین در غشاء ارغوانی هالوباکتریوم سالیناریوم یافت می شود. باکتریورودوپسین به جهت پایداری و خواص مختلف آن از جمله خاصیت پمپ پروتونی، کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. یکی از مهم ترین مراحل تولید صنعتی و نیمه صنعتی باکتریورودوپسین، جداسازی وخالص سازی غشاء ارغوانی می باشد. در این پژوهش پس از کشت هالوباکتریوم سالیناریوم، جداسازی باکتریورودوپسین بر اساس روش یوسل انجام شد. برای تولید باکتریورودوپسین در مقیاس نیمه صنعتی، روش بهبود یافته با جایگزینی روش مکانیکی به جای روش آنزیمی جهت تخریب DNAو استفاده از شوک اسمزی به جای دیالیز طراحی و اجرا شد؛ این روش منجر به کاهش زمان و هزینه جداسازی نسبت به روش یوسل گردید. نتایج حاصل از روش بهبود یافته با روش یوسل مقایسه شد. میزان آلودگی غشاء ارغوانی به DNA در هر دو روش زیر 5 درصد می باشد. درصد خلوص برای روش بهبود یافته، 1± 67 و برای روش یوسل 4± 68 درصد محاسبه گردید که نشان دهنده خلوص برابر برای هر دو روش می باشد. میزان باکتریورودوپسین برای روش بهبود یافته به ازای هر لیتر کشت برابر 4/0± 2/8 میلی گرم و برای روش یوسل 6/0± 1/8 میلی گرم بدست آمد. سنجش میزان فعالیت به روش کویاما نشان داد که برای هر دو روش با مقدار برابرباکتریورودوپسین، تغییر pH به اندازه 1 واحد می باشد. بنابراین روش بهبود یافته در این پژوهش توانسته است با حفظ خصوصیات باکتریورودوپسین زمان و هزینه جداسازی را کاهش دهد.

یکی از امید بخش ترین روش های درمان سرطان، القاء آپوپتوز در سلول های سرطانی است. به همین منظور، چندین آگونیست علیه گیرنده مرگ 5 (DR5) تولید شده است، که تحت ارزیابی بالینی قرار دارند. اساسا، با فعال شدن DR5 در سلول های سرطانی القاء آپوپتوز در مسیرهای داخلی و خارجی آغاز می گردد. این گیرنده در بخش خارج سلولی خود دارای چندین دومن عملکردی است، که در بین آنها دومن های غنی از سیستئین (CRDs) آن نقش کلیدی در القاء آپوپتوز با واسطه ی اتصال به TRAIL دارند. اخیرا مشخص شده است، اتصال آنتی بادهای منوکلونال آگونیست به دومن دیگری از ناحیه ی-N ترمینال DR5 نیز می تواند آپوپتوز را القا کنند. دومن های متغییر مشتق شده از زنجیره ی سنگین آنتی بادی های شتری به نام VHHها یا نانوبادی ها، کوچکترین قطعات مقاوم و کارآمدی هستند، که قادرند به آنتی ژن ها متصل شوند. این ویژگی های منحصر به فرد VHH ها، باعث شده است که آنها کاندیداهای مناسبی برای تشخیص و درمان محسوب شوند. در این تحقیق با استفاده از تکنیک نمایش فاژی و ایمن کردن شتر با پپتید حاوی بخش اپی توپی (1ITQQDLAPQQRA12)، کتابخانه ژنی حاوی VHH شتری ساخته شد. با غربالگری این کتابخانه فاژِی، در طی مراحل غنی سازی موفق به جداسازی سه متصل شونده با تمایل بالا به این اپی توپ واقع در ناحیهNTR شدیم. با در نظر گرفتن نقش کلیدی این اپی توپ در القاء آپوپتوز، متصل شونده های انتخاب شده، می توانند کاندیداهای مناسبی برای راه اندازی آپوپتوز در سلول های سرطانی متفاوت باشند.

سوختگی غلاف برنج که توسط قارچ Rhizoctonia solani ایجاد میشودیکی ازمخرب ترین بیماری های برنج درسرتاسرجهان است. روش متداول مبارزه بااین بیماری استفاده ازقارچ کش هااست که مشکلات جدیدی درپی دارد. بنابراین آشنایی با مکانیسم های سلولی ومولکولی میانکنش ما بین پاتوژن ومیزبان درمدیریت بیماری وبه کارگیری روش های موثر کنترل بیماری ضروری می باشد. دراین تحقیق باا ستفاده ازابزار بیوانفورماتیک وRT-PCR ژن کدکننده پروتئین پیتا(Pita)درسه سویه جغرافیایی مختلف، R1، A2 وT2 ازایران، شناسایی شد. توالی های ابتدای '' 5 ازژن پیتا درسویه های موردمطالعه درنواحی اینترونی 100٪ ودرنواحی اگزونی 99٪ تشابه داشتندکه احتمال دخا لت این ژن دربیماری زایی را مطرح می سازد. ازسوی دیگر احتمال ترشحی بودن آن با استفاده از مطالعه بیوانفورماتیک و نرم افزار SignalP پیش بینی شد که باتوجه به شباهت زیاد(98٪ ) آن با ژن پیتادر Magnaporthe oryzae احتمال افکتور بودن این ژن در ریزوکتونیا را افزایش می دهد. برای اطمینان از این امر، تعیین توالی کامل ژن ومطالعه بیان آن در میانکنش گیاه-پاتوژن پیشنهاد می شود.