فهرست مطالب

پژوهش های سلولی مولکولی (زیست شناسی ایران) - سال سی و سوم شماره 4 (زمستان 1399)

مجله پژوهش های سلولی مولکولی (زیست شناسی ایران)
سال سی و سوم شماره 4 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/14
  • تعداد عناوین: 12
|
  • دنیا پوی، مسعود توحیدفر*، مهدا سادات نصرالله زاده صفحات 484-498

    عفونت ناشی از ویروس SARS-COV-2 یکی از عوامل اصلی مرگ و میر در قرن 21 است. پژوهش های زیادی با هدف معرفی ترکیبات موثر ضد ویروس SARS-COV-2 بویژه ترکیبات گیاهی در حال انجام است. هدف از پژوهش حاضر، غربالگری بیوانفورماتیکی مهار کننده های پروتیاز اصلی (Mpro) و پروتئین S ویروس از میان ترکیبات فنولی و ترپنوییدی گیاهی می باشد. ساختار سه بعدی و شیمیایی پروتئین های ویروس و ترکیبات فنولی و ترپنوییدی گیاهی از پایگاه  داده های پروتئین و Pubchem دریافت شد. در نهایت ترکیبات گیاهی بر روی پروتیاز اصلی (Mpro) و پروتئین S ویروس به روش داکینگ مولکولی با استفاده از نرم افزار iGemdock 2.1  بررسی سپس خصوصیات فیزیکوشیمیایی ترکیبات از نظر نفوذپذیری، حلالیت و جذب گوارشی با استفاده از نرم افزار Swiss ADME پیش بینی شد. 4 ترکیب ترپنوییدی گلیسریزیک اسید (glycyrrhizic acid)، سیکوساپونین B2 (Saikosaponin B2)، پولیفیلین I (Polyphyllin I)  و ویتافرین A (Withaferin A) و 7 ترکیب فنولی EGCG ، رزماریک اسید (Rosmarinic acid) ، سیلیبینین (Silibinin) ، کلروژنیک اسید (Chlorogenic acid) ، پروآنتوسیانیدین (Proanthocyanidin) ، پروسیانیدین B2 (Procyanidin B2) و آنتوسیانین (Anthocyanin) با داشتن انرژی اتصال قوی در مقایسه با  ترکیبات دارویی مرجع مانند آزیترومایسین (Azithramycine) و رمدیسیویر (Remdesivir) و غیره ، کاندیدهای فیتوشیمیایی بسیار مناسبی برای مهار گلیکوپروتئین S و پروتیاز اصلی ویروس (Mpro) می باشند.  طبق نتایج هر دو ترکیب فنولی و ترپنوییدی در مقایسه با داروهای شیمیایی ، قدرت مهار مناسبی برای پروتیاز Mpro و پروتئین S ویروس دارند و می توانند نامزدهای مناسبی جهت بررسی های in vitro و in vivo  باشند.

    کلیدواژگان: ویروس SARS-COV-2، پروتئاز Mpro، گلیکوپروتئین S، ترکیبات گیاهی، داکینگ مولکولی
  • مژگان لطیفی، سیده بتول حسنی*، حسن رضادوست، ندا نصیری، سارا جعفری، فرانسواز برنارد صفحات 499-514

    تنش فلزات سنگین (تنش کادمیوم) از مهم ترین عوامل کاهش دهنده رشد گیاهان و عملکرد محصولات کشاورزی به شمار می رود. تغییرات میزان پلی آمین ها درگیاهان از جمله پاسخهای گیاهان به تنش فلزات سنگین می باشد. با توجه به اهمیت کشت گیاه ذرت، اثر مدت زمان تنش کادمیوم بر جوانه زنی، شاخص های رشد گیاه و میزان پلی آمین ها (پوترسین، اسپرمیدین و اسپرمین) در دانه رست های 3 روزه و ریشه این گیاه به مدت بیست روز توسط دستگاه HPTLC بررسی شد. نتایج نشان داد تنش کادمیوم در گیاه ذرت باعث تاخیر جوانه زنی بذرها و کاهش شاخص های رشد گیاه شد. تنش کادمیوم منجر به افزایش محتوای پلی آمین کل در نتیجه افزایش 35 درصدی پوترسین در دانه رست های 3 روزه گیاه شد. بطورکلی افزایش معنی دار پوترسین در ریشه گیاه در روز ششم و پانزدهم پس از کاشت بذر تحت تنش کادمیوم مشاهده شد. درحالیکه بیشترین میزان اسپرمین و اسپرمیدین در ریشه گیاه 12 روزه تحت تنش کادمیوم بود. ریشه گیاه 15 روزه بیشترین میزان جذب و انتقال کادمیوم را نشان داد. با توجه به نتایج حاصل، می توان اظهار داشت که تغییرات میزان پلی آمین ها در گیاه ذرت طی تنش کادمیوم وابسته به میزان جذب کادمیوم توسط ریشه گیاه و نوع پلی آمین ها می باشد.

    کلیدواژگان: آلودگی کادمیوم، Zea mays L، پوترسین، اسپرمیدین، اسپرمین
  • محبوبه شیخ بهائی، فرخنده رضانژاد*، حسینعلی ساسان، هادی روان صفحات 515-523

    گذر به گل دهی، یک تغییر فاز اصلی در چرخه ی زندگی گیاهان است. ژن Flowering locus T (FT)، به عنوان ژن هدف مسیر فتوپریود، گل دهی را تحریک می کند. پروتئین FT، از اجزای اصلی هورمون گلدهی (فلوریژن) است. این پژوهش با هدف شناسایی و تعیین توالی این ژن در گیاه شاهی (Lepidium sativum L.) انجام شد. RNA کل از برگ جوان گیاه در مرحله ی زایشی، استخراج و برای ساخت cDNA استفاده گردید. آغازگر های اختصاصی بر اساس توالی ژن های همساخت FT در گیاهان هم خانواده، طراحی و برای واکنش RT-PCR استفاده گردید. محصول این واکنش پس از خالص سازی، توالی یابی شد. نتایج، نشان دهنده ی تکثیر قطعه ی مورد نظر از ژن به طول 294 نوکلیوتید بود که LsFT نامیده و در پایگاه ژن NCBI با شماره ی دسترسی KP070729 ثبت شد. این قطعه از ژن، کدکننده ی بخش عمده ی قلمرو پروتئین متصل شونده به فسفاتیدیل اتانول آمین (PEBP) است که توالی آمینواسیدی آن در گیاهان، به میزان بسیار زیادی حفاظت شده است. مقایسه ی توالی پروتئین استنباطی LsFT با سایر هم ساخت های FT نشان دهندهی شباهت بین 61 تا 94 درصدی این توالی با توالی های مشابه بود. مطابق این نتایج، LsFT نیز به عنوان هومولوگ FT در تحریک گل دهی نقش دارد و می تواند به عنوان ژن محرک گل دهی در شاهی عمل کند.

    کلیدواژگان: هم ردیفی، پروتئین، فیلوژنی، گل دهی، RT-PCR
  • مجتبی محسنی*، سیده فریبا پورسید، محمدجواد چایچی صفحات 526-535

    حضور انواع آلاینده های آلی از جمله بنزن و مشتقات آن در آب و فاضلاب به دلیل خطراتی که بر سلامت انسان و محیط زیست دارند موجب نگرانی گسترده شده است. از روش های مفید برای شناسایی حضور آلاینده ها در محیط زیست، سنجش سمیت بر اساس مهار نورتابی باکتری های نورافشان می باشد. هدف پژوهش حاضر، شناسایی حضور برخی مشتقات بنزن به روش زیست سنجی بر پایه مهار نورتابی باکتری بومی نورافشان ویبریو MM1جدا شده از دریای مازندران بود. برای سنجش سمیت، غلظت های مختلف بنزن و برخی مشتقات آن با محیط رشد باکتری نورافشان مجاور شد. سمیت مشتقات بنزنی از طریق کاهش نورتابی ویبریو MM1 به کمک لومینومتر سنجیده شد. نتایج نشان داد نورتابی باکتری MM1 در حضور مشتقات بنزن کاهش چشمگیری داشت به طوریکه باکتری توانایی تشخیص غلظت های بسیار پایین تا 18-10 میلی گرم بر لیتر را داشت. همچنین مقادیر EC50 برای بنزن، اتیل بنزن، برمو بنزن، کلرو بنزن، آنیلین، کلرو فنل، نیترو بنزن، رزورسینول و پیروکتکول به ترتیب 14-10×41/3، 13-10×83/7، 8-10×29/1، 9-10×91/2، 5-10×82/1، 8-10×28/3، 3-10×9/2، 4-10×2 و 3-10×3/8 میلی گرم بر لیتر محاسبه شد. برای ارزیابی سمیت حاد و سمیت مزمن مشتقات بنزن، پارامتر T1/2 برای هر غلظت محاسبه شد. نتایج نشان داد اتیل بنزن با غلظت 10-10×7/1 میلی گرم بر لیتر دارای بیشترین سمیت حاد و نیترو بنزن با غلظت 10-8×9/1 میلی گرم بر لیتر دارای بیشترین سمیت مزمن با مقدار T1/2 به ترتیب 6/15 و 9/471 ثانیه بود. نتایج پژوهش حاضر نشان داد ویبریو MM1 بومی نورافشان می تواند برای شناسایی و سنجش سمیت آلاینده های زیست محیطی شامل مشتقات بنزن مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: مشتقات بنزن، سنجش سمیت، بیولومینسانس، ویبریو MM1
  • حسین طراحی مفرد، شهرام نظریان*، امیر میمندی پور صفحات 536-547
    سابقه و هدف

    باکتری شیگلا دیسانتری، از عوامل بیولوژیک بوده که سبب بروز اسهال خونی می باشد. با بروز مقاومت آنتی بیوتیکی، طراحی ایمنوژن موثر علیه باکتری ضروری است. فاکتورهای اتصالی، تهاجم و توکسین باکتری از مهمترین کاندیدای واکسن علیه شیگلا دیسانتری می باشند. بر این اساس هدف از تحقیق حاضر بیان نوترکیب ایمنوژن کایمر دربردارنده فاکتورهای ویرولانس شیگلا دیسانتری بود.

    روش ها

    بهینه سازی کدونی ژن کایمر با نرم افزار OPTIMIZER انجام گرفت. سازه ژنی در وکتور pET32a زیر همسانه سازی شد. پلاسیمد نوترکیب به سلول های E.coli BL21 DE3 منتقل و بیان پروتئین نوترکیب با استفاده از IPTG القا گردید. پروتئین نوترکیب به روش کروماتوگرافی میل ترکیبی نیکل تخلیص و با وسترن بلاتینگ ارزیابی شد.

    یافته ها

    شاخص سازگاری کدون (CAI) مربوط به ژن طبیعی 67/0 بود، درحالیکه ژن بهینه سازی شده شاخص 9/0 را دارا شد. آنالیز آنزیمی صحت همسانه سازی ژن کایمر در وکتور را تایید کرد. بیان پروتئین نوترکیب درمیزبان E.coli منجر به تولید پروتئین نوترکیب با وزن 80 کیلودالتون شد. وسترن بلات واکنش پروتئین نوترکیب با آنتی بادی ضد هیستیدین را نشان داد. میزان پروتئین خالص شده برای هر لیتر از محیط کشت 5/2 میلی گرم بود.

    نتیجه گیری

    بیان پروتئین نوترکیب کایمر با وزن 80 کیلو دالتون در میزبان E.coli و تخلیص آن با موفقیت انجام شد. پروتئین نوترکیب را می توان به صورت تزریقی و یا بارگذاری شده در نانوذرات به منظور بررسی ایمنی زایی خوراکی و تزریقی مورد استفاده قرار داد.

    کلیدواژگان: شیگلا دیسانتری، پروتئین نوترکیب، ایمونوژن، پروتئین کایمر
  • رقیه مریدشاهی، معصومه بحرینی*، میرزا محمدرضا شریف مقدم، احمد آسوده، بهناز کروژدهی صفحات 548-561

    امروزه با توجه به کاربرد گسترده آنزیم کراتیناز در صنایع مختلف از جمله خوراک دام، صنعت چرم، تصفیه فاضلاب، پزشکی و داروسازی تقاضا برای این آنزیم با کاربرد صنعتی رو به افزایش است. در پژوهش حاضر تولید آنزیم کراتیناز در جدایه FUM120 کراتینولیتیک، جدا شده از مرغداری های اطراف مشهد مورد بررسی و بهینه سازی قرارگرفت. با استفاده از سوبسترای آزوکراتین، مشخص گردید که این باکتری در ساعت 72 رشد خود با U/ml 965/49 بیشترین میزان تولید خود را دارا می باشد. سپس بهینه سازی تک متغیره پارامترهای دما، pH، غلظت سوبسترا، منابع کربن و نیتروژن اضافه، میزان تلقیح و هوادهی به منظور افزایش تولید آنزیم کراتیناز انجام گرفت و مشخص گردید 5/10:pH و غلظت 6/0 درصد آمونیوم کلرید به عنوان منبع نیتروژن اضافه در دمای C◦ 37 تاثیر قابل توجهی در افزایش فعالیت کراتینولیتیکی دارند و باعث افزایش بیش از 2 برابر تولید آنزیم گردیدند. همچنین باکتری بدون نیاز به منبع کربن اضافه با میزان هوادهی 50٪ قادر به تولید مقادیر بالایی از آنزیم بود. در نهایت تولید آنزیم به U/ml 45/117 واحد آنزیمی رسید و افزایش 34/2 برابری را نسبت به ابتدای بهینه سازی نشان داد. با بررسی خصوصیات مورفولوژیکی و توالی ژن 16S rRNA مشخص گردید، جدایه FUM120 متعلق به جنس باسیلوس می باشد و 100٪ مشابه سویه Bacillus pumillus ATCC 7061 میباشد.

    کلیدواژگان: کراتین، پر، آزوکراتین، باسیلوس پومیلوس، فعالیت کراتینولیتیکی
  • رضا درویش زاده*، علیرضا پیرزاد صفحات 562-574

    غلظت بالای نمک در آب و خاک یکی از عمده ترین عوامل محدود کننده رشد و تولید گیاهان در سراسر جهان است. در این پژوهش اثرات تنش شوری بر فعالیت های فیزیولوژیک دو ژنوتیپ آفتابگردان روغنی در مرحله گیاهچه ای بررسی شد. آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتور اول ژنوتیپ در دو سطح: C64 و C68 و فاکتور دوم شوری در پنج سطح: صفر، 2، 4، 6 و 8 دسی زیمنس بر متر تنش شوری بود. نتایج تجزیه واریانس نشان داد برهمکنش ژنوتیپ × تنش شوری در رابطه با صفات پرولین، کلروفیل کل و گایاکول پراکسیداز معنی دار است. با افزایش سطح تنش، محتوی پرولین و مالون دی آلدیید افزایش یافتند. از طرفی فتوسنتز خالص و میزان کلروفیل کل کاهش پیدا کردند که این کاهش در ژنوتیپ حساس (C64) نسبت به ژنوتیپ متحمل (C86) بیشتر بود. همچنین، با افزایش سطح شوری، فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز در ژنوتیپ متحمل بیشتر از ژنوتیپ حساس بود. بنابراین بر اساس نتایج این آزمایش، واکنش متفاوت ژنوتیپ های متحمل و حساس در مواجهه با تنش شوری در سطح مولکولی تایید می شود و بنابراین می توان از ژنوتیپ C86 به عنوان ژنوتیپ متحمل به شوری در پروژه های تولید ارقام هیبرید متحمل به شوری استفاده نمود.

    کلیدواژگان: آفتابگردان، تحمل شوری، فتوسنتز خالص، فعالیت آنزیمی، مالون دی آلدئید
  • عطا توکلی، شهره مشایخان*، حسین بنی اسدی، ذبیح الله حسن زاده صفحات 575-584

    هدف اصلی از این پروژه ساختن یک میکروحامل زیست سازگار و زیست تخریب پذیر قابل تزریق برای استفاده در دارو رسانی به استخوان و غضروف است. میکروحامل های مناسب متشکل از کیتوسان و ژلاتین با استفاده از پمپ سرنگ مجهز به سامانه ولتاژ بالا ساخته شدند. نمونه ها با استفاده از سدیم تری پلی فسفات (TPP) شبکه ای شدند و داروی تیکوپلانین بر روی آن ها بارگذاری شد. شبکه ای شدن نمونه ها با آزمون FTIR تایید شد. همچنین مورفولوژی و ساختار آن ها با استفاده از عکسبرداری میکروسکوپ الکترونی (SEM) بررسی شد. نتایج نشان داد که میکروحامل هایی با ساختار تقریبا کروی و اندازه ی مناسب برای تزریق در بدن (قطر µm 50±350) با دبی µl/min 300 و ولتاژ KV 5/8 تولید شده اند. به منظور کند کردن آهنگ رهایش دارو، یک لایه ی نازک پلیمری از جنس کیتوسان روی میکروحامل ها پوشانده شد و سپس رهایش دارو مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نرخ رهایش در نمونه های با پوشش پلیمری از 4 روز به 5 روز افزایش یافته است که برای کاربرد مورد نظر میکروحامل ها مناسب تر است. نتایج تست ضدمیکروبی نیز مشخص ساخت که خاصیت ضد میکروبی داروی تیکوپلانین طی فرآیند ساخت حفظ شده است. در نهایت می توان نتیجه گرفت که میکروحامل های ساخته شده پتانسیل استفاده در درمان عفونت های غضروفی را دارا هستند.

    کلیدواژگان: تیکوپلانین، دارورسانی، ژلاتین، کیتوسان، میکروحامل
  • حسین عباسی هولاسو، بابک عبدالهی مندولکانی*، عبدالله حسن زاده قورت تپه صفحات 585-597

    شناسایی نشانگرهای چند شکل مرتبط با صفات کمی امکان استفاده موثر از تنوع موجود در بانک های ژنی را فراهم می سازد. در این مطالعه به منظور شناسایی نشانگرهای مرتبط با 20 صفت زراعی-موروفولوژیک در کتان زراعی (Linum usitatissimum L.) از هفت آغازگرIRAP (Inter-retrotransposon amplified polymorphism) و 13 آغازگر REMAP (Retrotransposon-microsatellite amplified polymorphism) و تجزیه ارتباط به روش مدل خطی مخلوط (Mixed linear model) استفاده شد. صفات زراعی-موروفولوژیک مورد مطالعه شامل ارتفاع بوته، وزن ساقه اصلی، وزن شاخه فرعی، تعداد شاخه های اولیه، تعداد شاخه های ثانویه، تعداد کپسول ساقه اصلی، تعداد کپسول ساقه فرعی، وزن کپسول ساقه اصلی، وزن کپسول ساقه فرعی، وزن برگ، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، درجه روز از کاشت تا سبز شدن، درجه روز از کاشت تا گلدهی، درجه روز از کاشت تا کپسول دهی، درصد روغن، درصد پروتئین و درصد نیتروژن بود. مطالعه ساختار جمعیت به روش بیزین (Bayesian)، بیانگر وجود دو زیر گروه احتمالی (2K=) در جمعیت مورد مطالعه بود. میانگین شاخص تثبیت یا Fst (Fixation index) در دو گروه نسبتا بالا بود که بیانگر تمایز قابل توجه بین دو گروه می باشد. بر اساس مدل خطی مخلوط، 21 مکان مرتبط با صفات (P≤0.01) شناسایی شد. صفت وزن برگ بیشترین تعداد مکان پیوسته را دارا بود. نشانگر LTR1833-LTR1868-3 با نواحی ژنومی کنترل کننده صفات شاخص برداشت، درصد پروتئین و درصد نیتروژن پیوسته بود. نتایج مطالعه حاضر می تواند به عنوان نقطه شروعی جهت استفاده از گزینش به کمک نشانگر در برنامه های اصلاحی کتان مفید باشد.

    کلیدواژگان: تجزیه بیزین، ساختار جمعیت، عملکرد دانه، کتان، مدل خطی مخلوط
  • حمید هادی علیجانوند* صفحات 598-612

    ویروس آنفولانزا یکی از مرگبارترین ویروسهایی است که طی سالها جمعیت انسان را تهدید کرده است. قدرت همه گیری و شیوع ویروس آنفولانزا عامل بقاء آن و از مهمترین دلایل مرگبار بودن این ویروس است. سازوکاری هایی که این ویروس برای افزایش همه گیری خود به آنها دست یافته مورد علاقه پژوهشگران بوده است. از کلیدی ترین پروتئینهای ویروس آنفولانزا در چرخه بقاء این ویروس پروتئین هماگلوتینین (HA) است. در این مطالعه برای اولین بار پارامترهای ساختاری و فیزیکو شیمیایی کلیدی مسیر تاخوردگی این پروتئین غشایی برای نمونه های استخراج شده در بازه سالهای 2005 الی 2016 با رویکرد بیوفیزیک محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. به صورت ویژه رابطه پارامترهای مذکور با شیوع و همه گیری آنفولانزای انسانی در محدوده کشور ایران بررسی شده است. کارایی مسیر تاخوردگی HA با میزان آنتی ژنیسیته این پروتئین و شدت همه گیری ویروس آنفولانزا جدا شده از بیماران ایرانی رابطه مستقیم دارد. بررسی های ما نشان میدهند که میزان جایگیری پروتئین HA در غشا با میزان آنتی ژنیسته این پروتئین مرتبط بوده و تغییرات در میزان انتی ژنیسته این پروتئین همگام با تغییر در پایداری HA در غشا تغییر کرده است. نتایج این مطالعه میتواند در طراحی مدلهایی برای پیش بینی همه گیریهای آتی استفاده شود و راهنمایی برای طراحی مولکولهایی برای مهار شدت شیوع آنفولانزا باشد.

    کلیدواژگان: ویروس آنفولانزا، تاخوردگی پروتئین، پروتئین غشایی، هماگلوتینین
  • محمدرضا عباسی*، شوئیچی فوکوئوکا، کاورو ابانا صفحات 613-625

    اطلاع از وضعیت حفاظت منابع ژنتیکی گیاهی در هر کشور از عوامل بسیار موثر در پیشبرد تحقیقات به نژادی است. این تحقیق برای بررسی کارایی حفاظت در مزرعه در حفظ تنوع ژنتیکی توده های بومی سویا با استفاده از صفات مولکولی و مورفوفنولوژیکی در طی دو دوره جمع آوری با فاصله 10 سال در کشور ژاپن انجام شد. با کشت 28 توده سویا در مزرعه صفات مورفوفنولوژیکی شان بر اساس دسکریپتورهای استانداردارزیابی شد. در آزمایشات مولکولی، DNAی 80 نمونه گیاهی به روش CTAB استخراج و با استفاده از 24 آغازگر ده تایی گزینش شده واکنش RAPD-PCR انجام شد. داده های بدست آمده از واکنش RAPD-PCR در تجزیه خوشه ای و برآورد تغییر پذیری ژنتیکی توسط نرم افزارهای NTSYS و SPSS مورد استفاده قرار گرفتند. تجزیه خوشه ای قرابت ژنتیکی توده های قدیم و جدید را نشان داد. فقط در یک توده تک بوته های قدیم و جدید در دو خوشه کاملا مجزا از یکدیگر قرار گرفتند. در مورد اخیر برخی از صفات مورفولوژیکی نیز در توده قدیم متفاوت با توده جدید بودند. ضریب تغییر پذیری ژنتیکی در درون توده های جدید (بجز در یک مورد) بیشتر از توده های قدیم بود. به دلیل خودگشنی بسیار بالا در سویا (9/99%)، عامل این افزایش در توده های جدید مبادله بذر بین کشاورزان بوده است. همچنین مشخص گردید که ساختار ژنتیکی توده های بومی برخلاف واریته اصلاح شده بشدت ناهمگن می باشند. در نهایت بایستی گفت که حفاظت در مزرعه به ویژه اگر خزانه بذری کشاورز کم باشد، نمی تواند بطور کامل ساختار ژنتیکی ذخایر توارثی را در طی زمان حفظ نماید.

    کلیدواژگان: تغییر پذیری ژنتیکی، تجزیه خوشه ای، حفاظت در مزرعه
  • سارا فرامرزی، یونس انزابی*، هدا جعفریزاده مالمیری صفحات 626-639

    بیواتانول به عنوان سوخت جایگزین برای کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی استفاده می شود، امنیت انرژی را تضمین می کند و تاثیر منفی مصرف سوخت های فسیلی را به اقتصاد و محیط زیست کاهش می دهد. ملاس به دلیل محتوای قندهای قابل اشتعال که می تواند به طور مستقیم برای تخمیر بدون هیچ تغییری مورد استفاده قرار گیرد ماده بسیار خوبی برای تولید بیواتانول محسوب می شود. همچنین مخمر یک حامل مناسب برای بیوترانسفورماسیون سلنیوم می باشد و ازاین رو یکی از اقتصادی ترین منایع سلنیوم آلی، مخمر رشد یافته در محیط کشت غنی شده با سلنیوم می باشد. لذا هدف اصلی تحقیق حاضر بررسی اثر سلنیوم بر عملکرد تولید بیواتانول و به دست آوردن بیواتانول با بالاترین غلظت با استفاده از مخمر ساکارومایسس سروزیه بود. سویه صنعتی مخمر ساکارومایسس سروزیه (SFO6) با استفاده از بریکس های متفاوت ملاس به عنوان سوبسترا و کود اوره با غلظت ppm250 و کود سوپر فسفات تری پل با غلظت ppm500 به عنوان مواد مغذی تامین کننده منبع فسفر و نیتروژن و نیز با اضافه کردن مقادیر مختلف سلنیوم (2، 4، 6، 8، 10، 15، 20 و 25 میکرو گرم در میلی لیتر) کشت داده شد. پس از گرمخانه گذاری لازم، تاثیر مقادیر مختلف سلنیوم و ملاس بر رشد مخمر مذکور براساس میزان بیواتانول تولیدی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که حداکثر غلظت بیواتانول تولید شده (80گرم در لیتر) با استفاده از بریکس 25درصد ملاس چغندر قند و مقدار 20 میکروگرم سلنیوم به دست می آید. سویه صنعتی مخمر ساکارومایسس سروزیه گزینه مناسبی برای افزایش راندمان تولید بیواتانول از ملاس چغندر قند غنی-شده با سلنیوم می باشد.

    کلیدواژگان: بیواتانول، ملاس، ساکارومایسس سروزیه، سلنیوم
|
  • Donya Poy, Masoud Tohidfar *, Mahda Sadat Nasrollahzadeh Pages 484-498

    The Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection is one of the common factors of mortality worldwide in the 21st century. A lot of research is being done in the world with the aim of introducing new and effective SARS-COV-2 antiviral compounds, especially herbal compounds. The purpose of this study to screening main protease (Mpro) inhibitors and spike glycoprotein from among plant phenolic and terpenoid compounds using bioinformatics tools.Three dimension and chemical structures of virus proteins and plant phenolic and terpenoid compounds were retrieval from Protein Data Bank and Pubchem database respectively. Finally, plant compounds on the main protease (Mpro) and virus S virus, molecular docking was investigated using iGemdock 2.1 software and then,In the next step, physicochemical properties of the candidate plant compounds for permeability, solubility and gastrointestinal absorption were predicted using SwissADME software.4 terpenoid compounds, glycyrrhizic acid, Saikosaponin B2, Polyphyllin I and Withaferin A and 7 phenolic compounds, EGCG ، Rosmarinic acid ، Silibinin ، Chlorogenic acid ، Proanthocyanidin ، Procyanidin B2 , Anthocyanin with Strong binding energy compared to reference medicinal compounds such as Azithramycine and Remdesivir are good candidate for inhibiting spike Glycoprotein and the main protease of the virus (Mpro).According to results both phenolic and terpenoid compounds compared to standard chemical drugs had good inhibitory effects for Mpro proteinase and Spike glycoprotein virus and can be good candidates for in vitro and in vivo studies.

    Keywords: SARS-COV-2, Mpro proteinase, Spike glycoprotein, Phytochemical compounds, Molecular Docking
  • Mojgan Latifi, Seyedeh Batool Hassani *, Hassani Rezadoost, Neda Nasiri Almanghadim, Sara Jafari, Fran&Ccedil, Oise Bernard Pages 499-514

    Heavy metals stress (cadmium stress) is one of the most important factors which lead to reduction of plant growth and productivity of agricultural products. One of the plant responses to heavy metal stresses is changes in polyamines contents in plants. Regarding the economic importance of maize, the effects of cadmium stress on seed germination, plant growth parameters and polyamines contents (putrescin, spermidine and spermine) were investigated in 3 days-old seedlings and the roots after 6, 12, 15 and 20 days. Polyamines analysis was performed by HPTLC. The results indicated that cadmium stress in maize is the cause of delay in seed germination and decreased plant growth parameters. Cadmium stress increased the total polyamine content as a result of 35% increase of the putrescine in 3 days-old seedlings. In general, a significant increase of putrescine was observed in the roots of the 6 days-old- and 15 days-old plants under cadmium stress. While the highest amount of spermine and spermidine was in the root of the 12 days-old plants under cadmium stress. Roots of the 15-days-old plant showed the highest content and translocation factor of cadmium. These results suggest that the changes in the amount of polyamines in maize plant under cadmium stress depend on the cadmium absorption by the plant root and the type of polyamines.

    Keywords: cadmium contamination, Zea mays L, Putrescine, spermidine, spermine
  • Mahboubeh Sheikhbahaei, Farkhondeh Rezanejad *, Hoseinali Sasan, Hadi Ravan Pages 515-523

    The transition to flowering is a major phase change in life cycle of plants. Flowering locus T (FT) gene is the final signaling target gene of the photoperiod pathway that promotes flowering. FT protein is a major component of flowering hormone (florigen). This study was performed to identify FT homologus gene in garden cress (Lepidium sativum L.). Total RNA was isolated from young leaf tissues of L. sativum in reproductive phase and was used for first-strand cDNA synthesis. The specific primers were designed based on nucleotide sequence alignment of FT homologus genes from other plants and were used in RT-PCR. The RT-PCR product were purified and sequenced. The results indicated amplification of 294 nucleotides fragment that was named LsFT and registered in NCBI database with access number KP070729. This part of FT gene codes major part of phosphatidyl ethanolamine-binding Protein (PEBP) domain of FT protein that is conserved in amino acid sequence in many plants. Comparison of this deduced protein with FT homologous proteins from other species showed %61 to %94 identity. According to these results, LsFT can play a similar role as FT in flowering induction and could act as a flowering inducer gene in Lepidium sativum L.

    Keywords: Alignment, Flowering, Phylogeny, protein, RT-PCR
  • Mojtaba Mohseni *, Seyede Fariba Pourseyed, Mohammad Javad Chaichi Pages 526-535

    Presence of different organic pollutions including benzene and its derivatives in water and wastewater has become a major concern. Cytotoxicity assay based on bacterial luminescence inhibition is useful method for detection of pollutants in the environment. Purpose of this study was the detection of some benzene derivatives using cytotoxicity assay based on luminescence inhibition of native Vibrio MM1 isolated from the Caspian Sea. In order to conduct the toxicity test, different concentration of some benzene derivatives was added individually to the growth culture of Vibrio MM1. The cytotoxicity of benzene derivatives was measured by considering the reduction of Vibrio MM1 luminescence using a luminometer. The results showed that the luminescent intensity of MM1 was significant reduced in the presence of benzene derivatives, so that a very low concentrations of benzene derivatives until 10-18 mgL-1 were measured. In addition, the EC50 value were measured 3.4×10-14 , 7.83×10 -13, 1.29×10 -8, 2.91×10 -9, 1.82 ×10 -5, 3.82× 10-8, 2.9×10-3 , 2×10-4, and 8.3 ×10-3 mgL-1 for benzene, ethylbenzene, bromobenzen, chlorobenzen, aniline, chlorophenol, nitrobenzene, resorcinol and pyrocatechol, respectively. To evaluate the acute and chronic effects of benzene derivatives, T1/2 parameter was calculated for each concentration. These results demonstrated that the concentration of 1.7×10-7 mgL-1 ethylbenzene and 1.9×10-8 mgL-1 nitrobenzene had the highest acute and chronic toxicity with the T1/2 values of 15.6 and 471.9 seconds, respectively. The results of current study indicated that the native luminescent Vibrio sp. MM1 can be useful for detection and cytotoxicity assessment of environmental pollutants including benzene derivatives.

    Keywords: Benzene derivatives, toxicity assay, Bioluminescence, Vibrio sp. MM1
  • Hossein Tarrahimofrad, Shahram Nazarian *, Amir Meimandipour Pages 536-547
    Introduction

    Shigella dysentery is a biological agent that causes bloody diarrhea. Making an effective immunogen against bacteria is essential by emergence of antibiotic resistance . Binding, invasive and toxin factors are one of the most important vaccine candidates against Shigella dysentery. Accordingly, the aim of this study was to express recombinant Immunogenic Chimeric with Shigella Dysenteric Virulence Factors.

    Methods

    Chimer gene coder optimization was performed with OPTIMIZER software. The gene constructs were cloned in pET32a vector. The recombinant plasmid was transferred to E. coli BL21 DE3 cells and expression of the recombinant protein was induced using IPTG. The recombinant protein was purified by chromatography and was evaluated with western blotting.

    Results

    The codon compatibility index (CAI) for the natural gene was 0.67, while the optimized gene had an index of 0.9. The enzymatic analysis confirmed the accuracy of the chimer gene cloning in the vector. The expression of recombinant protein in E. coli caused the production of a recombinant protein of 80 kDa. Western blotting showed the reaction of recombinant protein with anti-histidine antibody. The amount of purified protein of the culture medium was 2.5 mg/ml.

    Conclusion

    The expression of the recombinant chimeric protein with 80 kDa in E.coli host and its purification was successfully carried out. The recombinant chimeric protein can be injected or loaded onto nanoparticles to evaluate oral and injectable immunizations.

    Keywords: Shigella dysentery, Recombinant protein, immunogene, chimeric protein
  • Roqayeh Moridshahi, Masoumeh Bahreini *, Mirza Mohammadreza Sharifmoghadam, Ahmad Asoodeh, Behnaz Korouzhdehi Pages 548-561

    Nowadays, demand for Keratinase enzyme with the industrial application is increasing due to the extensive use of this enzyme in various fields including, animal feed, leather industry, water treatment, medicine, and pharmacy. In the present study, Keratinase production was examined and optimized in FUM120 Keratinolytic strain isolated from a poultry farm in Mashhad. Using of Azokeratin substrate, it was determined that the isolate produces the most in the 72nd hours of its growth with the amount of 49.965 U/ml. Then, In order to increase the production of keratinase, the single-variable optimization of parameters, temperature, pH, substrate concentration, extra carbon and nitrogen sources, inoculum size and aeration rates were done and it was determined that pH:10.5 and 0.6% concentration of ammonium chloride, as an additional source of nitrogen, at 37 °C had a significant effect on keratinolytic activity and increased the enzyme production by more than 2 times. In addition, the isolate was able to produce the high level of enzyme in the presence of 50% aeration without the addition of carbon source. Finally, enzyme production reached to 117/45 U/ml and the enzyme unit showed an increase of 2.34 fold compared to the beginning of the optimization. The morphological studies and the gene sequence of 16SrRNA determined that FUM120 belongs to the genus Bacillus and shows 100 % similarity to Bacillus pumilus ATCC 7061.

    Keywords: keratin, feather, azokeratin, Bacillus pumillus, keratinolytic activity
  • Reza Darvishzadeh *, Alireza Pirzad Pages 562-574

    Salinity stress is one of the most important abiotic stresses that restrict growth and productivity of crop plants worldwide. In the present study, the effects of salinity stress on physiological activities of two sunflower genotypes were investigated at seedling stage. The experiment was conducted as factorial (first factor, genotype at two levels: C64 and C68 and the second factor, salinity at 5 levels: 0, 2, 4, 6, and 8 dS/m) based on completely randomized design with three replications. Analysis of variance showed that genotype × salt interaction was significant on proline, total chlorophyll and guaiacol peroxidase activity. With increasing salinity level, the content of proline and malondialdehyde increased. On the other hand, net photosynthesis rate and total chlorophyll content decreased. In this study, by applying salt stress, the total chlorophyll content decreased in both genotypes, but the reduction was higher in susceptible genotype (C64) than tolerant (C86) one. Also, with increasing salinity level, the amount of guaiacol peroxidase increased in tolerant genotype (C86) compared to susceptible (C64) one. According to the results of this experiment, different responses of C64 and C68 genotypes under salt stress are confirmed at the molecular level. Therefore, the above mentioned genotypes can be used in developing tolerant hybrid cultivars.

    Keywords: enzyme activity, malondialdehyde, net photosyntesis, Salt tolerance, Sunflower
  • Ata Tavakoli, Shohreh Mashayekhan *, Hossein Baniasadi, Zabihollah Hasanzadeh Pages 575-584

    The main goal of this research work is to design and fabricate an injectable biocompatible and biodegradable microcarrier (MC) for drug delivery into cartilages and bones. Suitable MCs composed of chitosan and gelatin were fabricated with syringe pump equipped with high voltage system. The MCs were crosslinked with sodium tri-polyphosphate (TPP) and the teicoplanin was loaded onto the samples. The crosslinking of the samples was confirmed using FTIR spectra and their morphology was investigated with SEM images. The results confirmed that the MCs were successfully crosslinked with TPP and spherical shaped samples with desired diameter for injection (35050 m) were achieved with flow rate and voltage of 300 µl/min and 8.5 kV, respectively. A thin layer of chitosan was covered onto the fabricated MCs in order to reduce the drug release rate. The result of release test showed that it was increased from 4 to 5 days for covered samples which is more suitable for the claimed application of fabricated MCs. The antimicrobial test was done on the fabricated teicoplanin-loaded MCs and the obtained results confirmed that the antimicrobial properties of drug were remained even after fabrication process. Overall, the obtained results support that the fabricated MCs have potential for using as drug release devices for treatment of cartilage infections.

    Keywords: Chitosan, drug delivery, Gelatin, Microcarrier, Teicoplanin
  • Hossein Abbasi Holasou, Babak Abdollahi Mandoulakani *, Abdollah Hassanzadeh Ghorttapeh Pages 585-597

    The identification of polymorphic markers associated with various quantitative traits allows us to test their performance for the exploitation of the extensive quantitative variation maintained in gene banks. In the current investigation, 7 IRAP and 13 REMAP primers and mixed linear model (MLM)-based association analysis was used to identify molecular markers associated with 20 agro-morphological traits in cultivated flax (Linum usitatissimum L.). Agro-morphological traits studied, were plant height, primary stem weight, secondary stem weight, number of primary branches, number of secondary branches, number of capsules per primary stem, number of capsules per secondary stem, weight of primary stem capsules, weight of secondary stem capsules, leaf weight, thousand seed weight, grain yield, biological yield, harvest index, days to growing, days to flowering, days to capsuling, oil, protein, and nitrogen percentages. Analysis of population structure revealed two possible subgroups (K=2) in the studied population. Fst mean values of the groups were relatively high, indicating remarkable differentiation among the groups. Association analysis using mixed linear model (MLM) identified 21 loci significantly (p < 0.01) associated with agro-morphological traits. The maximum number of associated loci was identified for leaf weight. LTR1833-LTR1868-3 marker was associated with harvest index, protein and nitrogen percentage. The results of the current study could be as a starting point for using MAS in flax breeding programs.

    Keywords: Bayesian analysis, Population structure, Seed yield, Flax, Mixed linear model
  • Hamid Hadi-Alijanvand * Pages 598-612

    Influenza virus is one of the most deleterious viruses that threaten human being for years. High deleterious effects of Flu virus root in its proficient epidemic mechanisms. Proficient mechanisms that Influenza virus has utilized are interesting for biologists with various research interests. Hemagglutinin (HA) is introduced as one of important Influenza virus proteins for viral infection cycle and virus pandemic potency. In current study, some structural and physicochemical parameters that describe the folding pathway of HA are studied by computational biophysics approaches for the first time. Presented computations are performed to analyze HA protein from worldwide Flu-positive cases between 2005 and 2016. The noted computations are performed to find possible relation between Flu epidemic in Iran and molecular characteristics of HA. The results of current study suggest that there is a direct correlation between the proficiency of HA folding pathway and HA antigenicity and virus epidemic in Iran territory. The results suggest that there is a correlation between the changes in HA stability in membrane and its antigenicity. The results of current study may help researchers to develop models for prediction of incoming Flu pandemic and design molecules for targeting influenza pandemic.

    Keywords: Influenza Virus, Protein Folding, Membrane Protein, Hemagglutinin
  • Mohammad Reza Abbasi *, Shuichi Fukuoka, Kaworu Ebana Pages 613-625

    One of the main issues in plant breeding is the knowledge of situation of conservation in plant genetic resources. This research was conducted to study on on-farm conservation efficiency by using molecular markers and morpho-phenological traits in soybean landraces. The subjected plants had been collected in two times with 10 years intervals. Twenty-eight accessions were planted in a field and subsequently characterized their traits according to standard descriptors. Eighty samples of DNA were extracted by the CTAB method, then RAPDs fragments were produced using 24 10-mer(base) selected-primes. Data was used in the cluster analysis as well as to estimate genetic variability within accessions using NTSYS and SPSS softwares. These analyses showed the genetic relationships among accessions. In the dendrogram, only in one accession the individuals in the new and old accessions appeared in the different clusters. These two accessions were different in their morpho-phenological traits too. Genetic variability coefficients in the new landraces were higher than the old ones, exception to one landrace. As soybean is highly self-pollinated (99.9%) crop, high genetic variability in the new landraces could not due to allo-pollination by foreign pollen. But, it could be because of seed exchange by farmers. In this research was shown that the genetic variability coefficient within the improved line is too much less than landraces. Also, this research showed that on-farm conservation could not conserve genotypes, on the other hand this type of conservation will cause some changes in genetic structures of genetic resources during the times.

    Keywords: Genetic variability, Cluster analysis, on-farm conservation
  • Sara Faramarzi, Younes Anzabi *, Hoda Jafarizadeh-Malmiri Pages 626-639

    Bioethanol is used as substitute fuel to reduce dependency on fossil fuels, ensure energy security and reduce the negative impact of fossil fuel consumption to the economy and the environment sugar beet Malass are very good raw materials for ethanol production due to their content of fermentable sugars, which can be directly used for fermentation without any modification. Previous studies have shown that Selenium enriched yeast (Se-yeast) is a good carrier for selenium biotransformation. Therefore one of the most economical sources of organic selenium is yeast grown in a selenium-enriched culture medium. The main objectives of the present study were to evaluate the effect of selenium on the yield of bioethanol production and achieve the bioethanol with highest concentration, and compare the concentration of produced bioethanol, using S. cerevisiae, at obtained optimum condition with and without using selenium. For preparation of the growth media molasses was sterilized. After addition of the 0.3 g of the S. cerevisiae strain, SFO6 for the nutrition in molasses as fermentation media was enriched by addition of 500 and 250 ppm of (NH4)2HPO4 and urea, respectively and different amount of selenium (0, 5, 10, 15, 20 and 25 μg).The effect of different amounts of selenium and molasses on bioethanol yield was investigated. Obtained results revealed that maximum bioethanol concentration (80g/L) was achieved using 20μg selenium and molasses with 25°Bx. S. cerevisiae is a good option for increasing bioethanol production efficiency from selenium-enriched sugar beet molasses

    Keywords: Bioethanol, molasses, Saccharomyces cerevisiae, Selenium