در این کار از مزایای استفاده همزمان از رویکرد بیوریفاینری و بهینه سازی برای دست یابی به کارایی فرآیند کل مطلوب استفاده شد. ابتدا از فرآیند تغییر pH قلیایی کمک شده با التراسونیک و بهینه سازی آن به منظور کمک به بیشینه کردن درصد بازدهی استخراج و شاخص سفیدی پروتئین های عضله فانوس ماهی گونه B. pterotum استفاده شد. استراتژی بهینه انتخاب شده با مشخصات بدین شرح؛ نسبت حلال به جامد ml g-1 6، pH انحلال 5/11، توان التراسونیک W 310 ؛ و pH ترسیب 8/5 و با مطلوبیت 84/0؛ بازدهی 53 درصد و شاخص سفیدی 81/76 را ارائه کرد. از این پروتئین در ترکیب با کلاژن هیدرولیز شده در تهیه ژل های حرارتی استفاده شد. نتایج نشان داد ژل حاصل از پروتئین ایزوله نیروی شکست و تغییر شکل را به ترتیب در حدود 123 g و 12/10 میلی متر ارائه کرد. افزودن کلاژن هیدرولیز شده سبب بهبود نیروی شکست (تا سطح 2% وزنی/وزنی) و مقدار تغییر شکل (تا سطح 10% وزنی/وزنی) شد. کلاژن هیدرولیز شده همچنین تا حدودی بر ویژگی های رنگ و شاخص سفیدی و همچنین بر ظرفیت نگهداری آب در ژل ها اثر مثبت داشت. بنابراین می توان عنوان کرد با اتخاذ یک تکنیک جدید استخراج مثل التراسونیک در کنار فرآیند تغییر pH و متعاقبا بهینه سازی آن و همچنین استفاده از رویکرد بیوریفانری به منظور استفاده همزمان از پروتئین های عضله و بافت پیوندی موجود در زیست توده ماهی؛ می توان گامی مهم در جهت حرکت به سمت scale-up (صنعتی کردن مقیاس تولید)کردن فرآیند برداشت.

سابقه و هدف: اسهال یک بیماری رایج میان گوساله ها بوده که سبب زیان اقتصادی چشمگیر در صنعت گاوهای شیری و گوشتی به علت افزایش میزان مرگ و میر، هزینه های درمان و کاهش نرخ رشد و افزایش سن اولین زایمان می گردد. روتاویروس گاوی یکی از عوامل اصلی ابتلا به اسهال در گوساله ها در سن یک تا دوهفتگی است. دو پروتئین vp4 و vp7 کپسید خارجی ویروس را ساخته و سبب تولید آنتی بادی و تحریک سیستم ایمنی می شوند. لاکتوفرامپین-لاکتوفریسین شتری یک ضد ویروس قوی است که با اتصال به هپارین سولفات پروتئوگلایسین مانع ورود ویروس به سلول میزبان شده و می تواند جایگزین داروهای ضد ویروسی شود. هدف از این پژوهش بررسی امکان جایگزینی پپتید لاکتوفرین شتری با داروهای ضد ویروسی می باشد. مواد و روش ها: در این مطالعه امکان جایگزینی شش پپتید نوترکیب لاکتوفرین شتری به نام های clf36-1، clf36-2، 12A-36F+BC، A_Scaning، AF، Arm با داروهای ضدویروسی و اتصال کارآمد این پپتیدها با پروتئین های سطحی روتاویروس گاوی(vp4 و vp7) با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی و با استفاده از نرم افزار گرومکس بررسی و با توجه به انرژی آزاد پیوند شدن لیگاند-پروتئین در مرحله داکینگ و میزان بار الکتریکی سیستم پیش از خنثی سازی بار در دینامیک مولکولی مورد مقایسه قرار گرفته و در نهایت بهترین پپتید جایگزین با توجه به نمودارهای شعاع چرخشی که مهم ترین عامل تعیین کننده در کارآمدی سیستم ها در شرایط درون تنی و همچنین نشان دهنده ی امکان اتصال پایدار پپتید نوترکیب لاکتوفرین با پروتئین سطحی ویروس است؛ از میان شش پپتید مورد مطالعه، انتخاب گردید. یافته ها: نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد پپتید لاکتوفرین به خوبی با پروتئین های سطحی روتاویروس اتصال برقرار کرده و به این وسیله می تواند مانع ورود ویروس به درون سلول ها گردد. با این حال از میان شش پپتید مورد بررسی، پپتید 12A-36F+BC در دو سیستم vp4 و vp7 علی رغم داشتن بیشترین انرژی آزاد پیوند شدن لیگاند-پروتئین در بین مدل های مورد بررسی در مرحله داکینگ و مثبت ترین بار الکتریکی پیش از خنثی سازی بار در دینامیک مولکولی، به دلیل unfold بودن و تغییرات زیاد Rg آنها در طول زمانِ شبیه سازی به نظر می رسد در شرایط بدن اتصال کارآمدی نداشته باشند؛ از این رو با توجه به نمودارهای شعاع چرخشی از مطالعه حاضر انتظار می رود سیستم پروتئین سطحی vp4 و پپتید نوترکیب clf36-1 دارای بهترین اتصال باشد. نتیجه گیری: نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد پپتید clf36-1 از میان شش پپتید مورد بررسی طی زمان شبیه سازی پایدار و دارای اتصال کارآمد و مناسب با پروتئین سطحی vp4 بوده، ضمن اینکه طی زمان شبیه سازی ساختار خود را حفظ کرده و از این طریق میتواند مانع ورود ویروس به درون سلول ها شده و جایگزین مناسبی برای داروهای ضد ویروسی باشد. با این حال انجام آزمایشات در شرایط in vivo به منظور اثبات اثربخشی این پپتید ضروری می نماید.

پروتئین تار عنکبوت یکی از چقرمه ترین (toughest) مواد شناخته شده در طبیعت است. این ماده با داشتن خصوصیات مکانیکی شگفت - انگیزی چون زیست فروسای (biodegradable) و زیست سازگار (biocompatible) بودن، تبدیل به یک زیستماه مطلوب برای تحقیق در بخش صنعتی و حتی پزشکی شده است. با وجود مطالعات فراوان در سالهای گذشته، دانشمندان و زیست شناسان هنوز موفق به ساخت ماده ای شبیه این ماده خارق العاده و یا حتی ارایه مدل ساختاری مورد تایید برای رشته های ساختمانی آن نشده اند. این پروتئین متشکل از دو پروتئین (Major ampullate Spidroin 1) MaSp1 و MaSp2 است که به تازگی توسط هایاشی و همکاران، در سال 2007 در یک گونه عنکبوت با نام بیوه سیاه (Latrodectus Hesperus)، تعیین توالی شده اند. این دو پروتئین بسیار شبیه هستند. بسیار بزرگ بوده و توالی آنها دارای نواحی تکرار شونده پلی آلانین و بلوک های غنی از اسید آمینه گلایسین، میان دو دامنه انتهایی غیرتکراری N و C می باشد. در اینجا بدلیل محدودیت امکانات رایانه ای برای کار با چنین توالی های عظیم، یک قطعه مشخص از توالی پروتئین MaSp1 با طول 117 اسید آمینه به عنوان توالی هسته ای شناسایی شده و سپس با استفاده از برنامه MAGMA فایل ساختاری اولیه آن ساخته شد. در نهایت با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی توسط برنامه GROMACS در مدت زمان 300 نانو ثانیه، تحت شرایط ثابت از نظر تعداد ذرات، دما و فشار یک مدل ساختاری پیشنهاد شد. مدل نهایی سپس توسط ابزارهای تحلیل موجود در برنامه، از نظر انرژی و RMSD مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. مدل حاصل در توافق بسیار خوبی با گزارشات تجربی منتشر شده در مورد ساختار پیشنهادی این پروتیئن است و در نواحی پلی آلانین و نواحی غنی از گلاسین ساختار رشته ای بتا را که بنظر می رسد نقش مهمی در ایجاد خصوصیات مکانیکی منحصر به فرد تار عنکبوت بر عهده داشته باشد، به خود می گیرند.

جو (Hordeum vulgare) گیاهی یک ساله از خانواده Poaceae است. این گیاه از غلات مهم مورد استفاده انسان بوده و در بسیاری از موارد جایگزین گندم شده است. محدودیت های مربوط به روش های آزمایشگاهی شناسایی برهمکنش های پروتئینی را با مشکل روبه رو کرده است. در سال های اخیر روش های محاسباتی گام موثری در پرکردن خلا موجود برداشته و نقش مهمی در زمینه پیش بینی و شناسایی برهمکنش های پروتئینی ایفا کرده است. در این مطالعه به منظور ساخت شبکه برهمکنش پروتئین-پروتئین گیاه جو از اطلاعات برهمکنش های پروتئین-پروتئین مربوط به شش ارگانیزم مدل شامل ساکارومایسس سروزیه (Saccharomyces cerevisiae)، سینورابتیدیس الگانس یا نماتد (Caenorhabditis elegans)، دروزوفیلا ملانوگاستر یا مگس میوه (Drosophila melanogaster)، انسان (Homo sapiens)، برنج (Oryza sativa) و آرابیدوپسیس تالیانا (Arabidopsis thaliana) استخراج شده از پایگاه داده Intact استفاده شد و استخراج اطلاعات ارتولوگ های گیاه جو با ارگانیزم های مدل با استفاده از Inparanoid صورت گرفت. روش اینترولوگ که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است، از منطبق کردن برهمکنش های پروتئینی ارگانیزم های مدل بر ارتولوگ های گیاه جو استفاده کرده و منجر به پیش بینی 247745 برهمکنش پروتئین-پروتئین شد که پس از حذف برهمکنش های تکراری 235966 برهمکنش غیرتکراری بین 7350 پروتئین به دست آمد. مطالعه صورت گرفته اولین گزارش ارایه شده در زمینه پیش بینی شبکه برهمکنش پروتئین-پروتئین گیاه جو است.

نانوبیوتکنولوژی راهکارهای امیدبخش تشخیصی و درمانی نوینی را ایجاد کرده است که قابلیت فراهم کردن طیف وسیعی از عوامل عکس برداری برپایه نانومواد و داروها را برای مصارف انسانی دارند. مطالعاتمتعددی نشان داده اند که سطح نانومواد پس از تماس با پلاسما یا سایر سیالات زیستی فورا با پروتئین های معلق پوشانده می شود و کمپلکس های کرونا پروتئین-نانوذره را تشکیل می دهند. سلول پس از در معرض قرار گیری با این کمپلکس ها به آن ها واکنش می دهد. از آنجا که سرنوشت زیستی و عملکردهای نانومواد براساس پاسخ های فیزیولوژیکی به کمپلکس های نانوذره-پروتئین تعیین می گردد، در این مقاله، اثرات پروفایل های پروتئینی و خواص فیزیکی و شیمیایی نانوذره در محیط زیستی بر تشکیل پروتئین کرونا و به دنبال آن پاسخ های زیستی ایجاد شده مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مروری بر روش های آنالیز پروتئین کرونا انجام شده است. بررسی ها نشان می دهد که اثرات زیستی ناشی از حضور پروتئین کرونا می تواند در کاربردهای زیست پزشکی نانومواد سودمند و یا نامطلوب باشد. برهمکنش های پروتئین کرونا-سلول، انتقال هدفمند و جذب سلولی نانوذرات درمانی را تسهیل کرده و در برخی موارد اثرات سمیت سلولی ناخواسته نانوذرات را کاهش می دهند. از سویی دیگر، این برهمکنش ها می توانند پاک سازی سریع نانوذرات از بدن و نیز فعال سازی پاسخ های التهابی ناخواسته را به همراه داشته باشند؛ از این رو، مطالعه مکانیسم تشکیل و اثرات زیستی پروتئین کرونا نقش مهمی در طراحی نانوذرات با خواص فیزیکی و شیمیایی اختصاصی متناسب با فعالیت زیستی مورد نظر آن ها دارد.

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.