ژنتیک در هزاره سوم (GENETICS IN THE 3RD MILLENNIUM)
سال:1391 | دوره:10 | شماره:3 (پیاپی 38) |تعداد مقالات:13

چنانچه در اولین بخش این سری مقالات تاریخی و پژوهشی با نهایت افتخار و غرور بیان شد دانش تولیدمثل و ژنتیک در ایران کهن متولد و سالیان بسیار تا قرن هفتم میلادی گهواره آن بوده است. (کریمی نژاد، محمد حسن، ژنتیک در هزاره سوم، سال نهم تابستان 1390) بعد از این دوران غرورآفرین دیگر مطلبی در این مورد دیده نمی شود تا اینکه در مرداد ماه سال 1279 مقارن تولد دانش ژنتیک در 1900 میلادی تاسیس مدرسه فلاحت مظفری و انتشار مقالاتی در زمینه اصلاح دام و گیاه را می توان به عنوان توجه به مبانی ژنتیک منظور نمود (امیدی، منصور و همکاران، ژنتیک در هزاره سوم، سال دهم بهار 1391). این توجه با افت و خیزهایی همراه است تا اینکه بعد از تاسیس دانشگاه تهران در سال 1313 و گنجانیدن درس ژنتیک را در برنامه درسی دانشکده کشاورزی و دانشکده دام پزشکی و به تدریج در دانشکده پزشکی دلیلی بر عنایت به دانش ژنتیک و کوششی در جهت پیشرفت این دانش دانست.

مالتیپل اسکروزیس نوعی بیماری خود ایمنی، التهابی و تحلیل برنده نورون هاست. نقص در تامین انرژی توسط میتوکندری ممکن است بر میلینه شدن و التهاب در نورون ها و بافت های که تحت تاثیر مالتیپل اسکروزیس هستند اثر بگذارد. نورونها و ماهیچه ها وابستگی زیادی به تامین انرژی توسط متابولیسم اکسیداتیو دارند لذا بدین دلیل ضعف ماهیچه ها در مالتیپل اسکروزیس دیده می شود. در این تحقیق 53 فرد مبتلا به مالتیپل اسکروزیس و 49 فرد سالم به عنوان گروه شاهد مورد بررسی قرار گرفتند. پس از از استخراج RNA از خون بیماران و افراد سالم و سنتز cDNA، بیان ژن با استفاده ازتکنیک Real-Time PCR مورد بررسی قرار گرفت. کاهش بیان ژن COX5B در بیماران نسبت به افراد سالم مشاهده شد. کاهش بیان در سطح رونویسی این ژن ممکن است منجر به افزایش گونه های اکسیژن فعال، از دست دادن هموستازی یون کلسیم و آپوپتوز می شود. بنابرین کاهش بیان پروتئین های میتوکندری این فرضیه را تقویت می بخشد که ناهم خوانی بین تقاضای انرژی و کاهش تولید ATP باعث دمیلینه شدن آکسون ها در بیماران مالتیپل اسکروزیس می شود. با توجه به نتایج حاصل از این پروژه تحقیقاتی پیش بینی می شود که بتوان از این ژن به عنوان یک بیومارکر برای تشخیص زودهنگام بیماری مالتیپل اسکروزیس استفاده کرد. بدیهی است که برای رسیدن به این هدف نیاز به تحقیقات تکمیلی می باشد.

نوروتوکسین های بوتولینوم (BONTs) توکسین های باکتریایی نیرومندی هستند که در غلظت های فمتومولار با جلوگیری از آزاد شدن انتقال دهنده عصبی استیل کولین سبب ایجاد فلج عضلانی شل می گردند. هر نوروتوکسین متشکل از یک زنجیره سبک 50 کیلودالتونی و یک زنجیره سنگین 100 کیلو دالتونی است. ناحیه انتهای کربوکسیلی زنجیره سنگین که سبب اتصال نوروتوکسین به گیرنده های ویژه سطح سلولی می گردد ناحیه اتصال دهنده نام گذاری شده است. این ناحیه از توانایی ایمنی زایی قابل ملاحظه ای نیز برخوردار است. در این مطالعه ژن های نواحی اتصال دهنده نوروتوکسین تیپ های A و B به منظور تولید پروتئین نوترکیب کایمر به عنوان کاندید واکسن دو ظرفیتی به یگدیگر متصل شدند. بدین منظور از ژن های صناعی نواحی اتصال دهنده نوروتوکسین های تیپ A و B در حامل بیانی (+) pET28a استفاده شد. برای ژن ناحیه اتصال دهنده نورتوکسین بوتولینوم تیپ B پرایمر پیشرو حامل جایگاه برشی NcoI و پرایمر پیرو حامل جایگاه برشی NdeI طراحی گردید. با استفاده از آنزیمpfu ، ژن یاد شده مورد تکثیر قرار گرفت. در مرحله بعد برش آنزیمی محصولات PCR و ناقل نوترکیب حاوی ژن ناحیه اتصال دهنده نوروتوکسین بوتولینوم تیپ A با استفاده از آنزیم های NcoI و NdeI انجام شد. سپس با استفاده از آنزیم T4 DNA ligase الحاق ژن مورد نظر در ناقل (+) pET28a حاوی ژن ناحیه اتصال دهنده نوروتوکسین بوتولینوم تیپ A انجام گرفت. در مرحله آخر، حامل نوترکیب حاوی ژن کایمر به باکتری E.coli DH5a انتقال داده شد. نتایجPCR ، برش آنزیمی و تعیین توالی سازه نهایی بیانگر صحت اتصال دو ژن به یکدیگر بود.

انتقال ژن های خارجی به کلروپلاست گیاهان دارای مزایای زیادی است که می توان به بیان بالای پروتئین های خارجی و عدم آلودگی زیست محیطی اشاره کرد. با توجه به توالی یابی ژنوم پلاستید کاهو می توان قطعات همولوگ زیادی را برای طراحی وکتور به منظور تولید پروتئین های نوترکیب در این گیاه استفاده کرد. در این پژوهش از قطعات همولوگ rbcL-accD و پروموتر Prrn و ترمیناتور TpsbA برای ژن هدف همراه قطعه ژنی BADH مقاومت به بتائین آلدهید به همراه پروموتر 16 Srrn  و ترمیناتور psbA گیاه اسفناج برای ساخت وکتور B-39-pcl96 پلاسمید کلروپلاستی کاهوی Lactuca sativa رقم 39-96-TN ایرانی استفاده شده است. این سیستم راه تولید وسیع داروهایی همانند پروتئین های پلاسما، آنزیم ها، فاکتورهای رشد، واکسن ها، آنتی بادی های نوترکیب را در گیاه کاهو که بصورت خوراکی مصرف می شود هموار خواهد کرد.

پروتئین های ناقل لیپید (LTPs) گروهی از پروتئین ها با وزن ملکولی متوسط در نزد گیاهان هستند که دارای پتانسیل های کاربردی به ویژه در سیستم های رهاسازی دارو می باشند. هدف از این تحقیق کلون کردن و بیان ناحیه کدکننده ژن LTP2 برنج در (TOP10) E.coli بود. از آنجائیکه ژن LTP2 برنج فاقد ابنترون می باشد، ژنوم برنج جهت تکثیر ناحیه کدکننده این ژن استفاده شد. در انتهای 5́ پرایمر رفت جایگاه برش آنزیم BamHI و در انتهای 5́ پرایمر برگشت جایگاه برش آنزیم XhoI قرار داده شد. قطعه تکثیر شده پس از تیمار با آنزیم های محدودکننده مذکور در جایگاه BamHI-XhoI وکتور  pGEX-6p-2و در پائین دست ژن GST جهت تولید پروتئین همجوش GST-LTP قرار گرفت. در مرحله بعدی وکتور نوترکیب به داخل باکتری (TOP10) E.coli ترانسفورم شد. برای اطمینان از صحت عملیات کلونینگ، پلاسمید های استخراج شده، در ناحیه LTP2 توالی یابی شدند. داده ها نشان داد که توالی قطعه کلون شده مشابه توالی گزارش شده در NCBI است. همچنین یافته ها نشان داد که موادی مثل بتائین، دی متیل سولفوکسید (DMSO) و آمونیوم سولفات  (AMS)می توانند باعث افزایش محصولات اختصاصی PCR شوند. آنالیز SDS-PAGE هم بیان LTP2 در باکتری را تائید نمود.

گیاه عدس الملک با نام علمی Securigera securidac گیاهی علفی ویک ساله از تیره لگومینوز است. پراکندگی این گیاه بیشتر در اروپا، آسیا و استرالیا گزارش شده است. بذر این گیاه از دیرباز در طب سنتی ایران، در کنترل دیابت و چربی خون، مورد استفاده قرار می گرفته است. ویروس هرپس سیمپلکس نوع 2، عامل اصلی عفونت شایع تبخال تناسلی و ضایعات دیگری همچون انسفالیت و عفونت چشم در افراد بالغ است. در این پژوهش برای اولین بار خاصیت ضد ویروسی هرپس سیمپلکس نوع 2 عصاره متانولی بذر گیاه عدس الملک در شرایط in vitro مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا از بذر گیاه عدس الملک با استفاده از متانول عصاره گیری شد و عصاره به صورت مستقیم به سوسپانسیون سلولی حاوی ویروس اضافه گردید. به منظور تعیین اثرات بازدارندگی عصاره متانولی روی هرپس سیمپلکس نوع 2، روش سنجش تشکیل پلاک استفاده گردید. نتایج حاصل از سنجش تشکیل پلاک نشان داد، عصاره متانولی بذر گیاه عدس الملک با غلظت 20 میکروگرم بر میلی لیتر، 1.5 98% از تشکیل پلاک ها جلوگیری به عمل می آورد. از این رو می توان از ترکیبات موجود در بذر گیاه عدس الملک به عنوان کاندید مناسبی جهت کشف داروهای جدید ضد هرپس سیمپلکس نوع 2 که منشا طبیعی دارند، استفاده کرد.

کمبود آنزیم گلوکز- 6- فسفات دهیدروژناز یکی از شایعترین بیماریهای انسان می باشد که بیش از 400 میلیون نفر را در سراسر جهان مبتلا کرده است. محصول ژن g6pd دارای نقش اساسی در سم زدایی رادیکالهای آزاد و سایر عوامل اکسیدانت را در سلولها به عهده دارد زیرا اولین آنزیم چرخه پنتوز فسفات است که مسیر تهیه NADPH مورد نیاز برای سم زدایی توسط مکانیزم هایی از جمله چرخه گلوتاتیون می باشد. این ژن در تمامی بافتهای بدن بیان می شود ولی عوارض عمده نقص آن فقط در اریتروسیت ها مشاهده می گردد چون این سلولها منبع تولید آنزیم جدید را نداشته و تنها منبع NADPH آنها چرخه پنتوز فسفات است در نتیجه این سلولها به استرس اکسیداتیو حساسیت بالایی دارند. عوارض بالینی عمده نقص این آنزیم عبارتند از آنمی همولیتیک غیر اسفروسیتیک مزمن، یرقان نوزادی و آنمی همولیتیک حاد وابسته به عفونت، مصرف باقلا (فاویسم) و برخی از داروها. ژن g6pd درانتهای بازوی بلند کروموزوم X واقع شده است و با طولی حدود 18 کیلو باز دارای 13 اگزون و 12 اینترون می باشد. این ژن دارای پلی مورفیسم بالایی است به طوری که برای آن حدود 400 واریانت بیوشیمیایی و حدود 170 جهش مختلف تاکنون گزارش شده است. طبق مطالعات انجام شده شایعترین جهش های این ژن در ایران شاملMediterranean ،  Chathamو Cosenza می باشند. در این مقاله مروری علاوه بر توضیح نقش و اهمیت ژن و آنزیم G6PD به بررسی مطالعات انجام شده بر روی شیوع نقص G6PD و موتاسیون های شایع در ایران نیز پرداخته خواهد شد.

دستبرد علمی همیشه در طول تاریخ وجود داشته است اما در چند دهه اخیر به علت پیشرفت فن آوری و استفاده از اینترنت و نرم افزارها به راحتی و با سرعت زیاد قابل تشخیص است. دستبرد علمی به صورت تصاحب غیر واقعی، تقلید بسیار نزدیک یا ربودن و چاپ کلام، افکار، ایده ها و عبارات نویسنده دیگر و ارائه آن به عنوان کار اصیل خود تعریف می شود. دستبرد علمی حتی شامل استفاده از مستندات خود نیز می شود. بهترین راه پیشگیری از دستبرد علمی آموزش انواع و مصداق های آن و جلوگیری از ایجاد آن شرایط است. نوشته حاضر به تعریف و بیان مصداق های دستبرد علمی و روش های پیشگیری از آن می پردازد.

فرضیه تکامل کروموزوم های جنسی از یک جفت کروموزم اتوزوم در گذشته های بسیار دور، امروزه بر اساس شواهد و مدارک، توسط بسیاری از دانشمندان تایید شده است. بر اساس آخرین یافته ها، کروموزم های جنسی پستانداران حدود 166 میلیون سال پیش از یک جفت کروموزوم اتوزومی منشا گرفته اند. در حالی که کروموزم X از لحاظ اندازه، نوع و ترتیب ژن در پستانداران بسیار حفاظت شده است، کروموزم Y با تغییرات زیاد، بیش از 1000 ژن خود را طی تکامل از دست داده و بسیار کوتاه شده است. بر اساس برآوردها، 3.5 تا 6 ژن به ازای هر یک میلیون سال از کروموزم Y محو شده اند. توقف تدریجی نوترکیبی در مراحل مختلف تکامل که با یک وارونگی کروموزومی آغاز شد، یکی از دلایل تحلیل رفتن کروموزم Y عنوان شده است. نرخ بالای موتاسیون به علت ساختار خاص کروموزم Y و محل زندگی آن (بیضه)، تجمع عناصر متحرک و ناکارآمدی انتخاب در مناطق غیرنوترکیب کروموزم Yبرای جایگزینی یا حذف موتاسیون های زیان آور، عوامل تحلیل رفتن تدریجی کروموزوم Y هستند. توالی های تکراری، توالی های پالیندرومیک، هتروکروماتینه شدن و افزایش تعداد نسخ، ویژگی های مهم کروموزم Y هستند. پیش بینی شده است که در آینده دور، ممکن است با حذف کامل کروموزم Y، سیستم تعیین جنسیت جدیدی به وجود آید. در دو گروه از موش های صحرایی ژاپنی و موش کور کروموزم Y به طور کامل از بین رفته و سیستم تعیین جنسیت جدیدی به وجود آمده است، که البته هنوز شناسایی نشده است.

تنشهای محیطی غیرزنده، از عوامل محدودکننده رشد و عملکرد محصولات زراعی بوده و نقش مهمی در توزیع و پراکنش اکولوژیکی گیاهان دارند. در سازگاری گیاه به تنش، مکانیسم های متعددی در سطوح مولکولی، بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی فعال شده که به ثبات و پایداری عملکرد کمک می کند. این توانایی سازگاری تحت شرایط معمولی و تنش در ژنوتیپ ها و حتی بین گونه های گیاهی متفاوت بوده و نیاز به برنامه ریزی مجدد تظاهر ژن دارد که تنظیم آن بخشی وابسته به تغییرات اپی ژنتیکی شامل تغییر در هیستون و متیلاسیون DNA است که توالی های ژنی در آنها به طور معمول تغییر نمی کند. تغییرات اپی ژنتیکی سبب تغییر بیان، سنتز و تجمع عوامل تحمل در سطوح رونویسی و پس از رونویسی، سازماندهی مجدد ژنوم شده که می توانند توارثی باشند. این تغییرات به تنهایی یا در همکاری با تغییرات ژنتیکی در فرایندهای رشد، نمو و پاسخ به تنش های محیطی شرکت دارند. بنابراین تحت اثر تغییرات محیطی، این مسیرها تلاش گیاه را در بقا نشان می دهد. در این بررسی اهمیت تغییرات اپی ژنتیکی در پاسخ گیاه به تنشهای محیطی و اثرات متقابل آنها با دیگر تغییرات القا شده توسط تنشها مورد بحث قرار گرفته است.

موجودات تراریخته اهمیت، کاربرد و گستره وسیعی در زیست فناوری دارند. گیاهان تراریخته در دهه اخیر به منظور تولید مواد غذایی و مصارف صنعتی رشد و توسعه قابل توجهی داشته اند. چراکه استفاده از گیاهان و محصولات تراریخته با توجه به محدودیتهای افزایش سطح زیر کشت، راه حلی کلیدی پاسخ به تقاضای روزافزون غذا در جهان است. از اینرو ایمنی مصرف محصولات تراریخته یکی از ضروریات مهم به شمار می رود. یکی از مهمترین موارد ایمنی، اطمینان از حساسیت زا نبودن (غیر آلرژن) پروتئین های جدید در موجودات تراریخته است. آلرژی و آلرژن ها حدود یک سوم جمعیت جهان را تحت تاثیر قرار داده اند. آلرژن پروتئین یا گلیکو پروتئینی است که بوسیله سیستم ایمنی افراد دارای حساسیت شناسایی می شود. تاکنون حدود 1600 آلرژن شناسایی شده اند. آنالیزهای بیوانفورماتیکی یکی از ابزارهای کارآمد و اولیه برای تعیین آلرژنیسیته پروتئین های جدید به شمار می آیند. این کار بوسیله پایگاه های اطلاعاتی آلرژن ها با قابلیت جستجو و محاسبه میزان مشابهت توالی پروتئین جدید با پروتئینهای آلرژن قبلی صورت می گیرد. بر اساس مقررات بین المللی این محاسبه مشابهت در سه سطح توالی کامل، توالی 80 اسیدآمینه ای (دامنه) و توالی 6 تا 8 اسیدآمینه ای انجام می شود. درجه تاثیر و سودمندی آنالیزهای بیوانفورماتیکی آلرژنیسیته موجودات تراریخته جدید، ارتباط مستقیمی با ماهیت و محتوای پایگاه های اطلاعاتی دارد که در تحلیل از آن استفاده می شود. اخیرا تعداد پایگاه های اطلاعاتی آلرژن ها افزایش یافته اند و هر کدام نیازهای خاصی را برآورده می سازند. این پایگاه های اطلاعاتی در حجم داده ها، سازماندهی و قابلیت ها تفاوت دارند. در این مقاله ضمن معرفی اجمالی پایگاه های اطلاعاتی حاوی آلرژن ها، شاملIUIS ،AllAllergy ،AFDS ،Allergome ،InformAll ،AllergoPharma ، SDAP،EVALLER ،ALLERDB ،Biopep  آنالیز بیوانفورماتیکی توالی های پروتئینی به منظور بررسی آلرژنیسیته با استفاده از این پایگاه ها نیز تبیین گردیده است.

بخش پنجم: در این بخش ساختار نوکلئوتید، کدهای ژنتیک، ساختار DNA و RNA، ساختار ژن، ساخت پروتئین، جهش (موتاسیون) و انواع آن، اصول مهندسی ژنتیک خیلی مختصر یادآوری شده است.

تمایز عصبی یک فرایند چندمرحله ای است که منجر به تولید سلولهای عصبی میگردد. در مطالعه حاضر پروفایل بیانی ژنهای کاتالاز و PEX3 با استفاده از آنالیز RT-PCR نیمه کمی در تمایز سلولهای عصبی P19 مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که بیان ژن PEX3 در هنگام تمایز عصبی افزایش مختصری می یابد، اما بیان ژن کاتالاز پس از یک کاهش در مراحل حد واسط تمایز، در انتهای تمایز افزایش می یابد. نتیجه آنکه تغییر در بیان کاتالاز بعنوان یک آنزیم کاهش دهنده گونه های فعال اکسیژن در مراحل تمایز عصبی بچشم می خورد.