فهرست مطالب

زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس - سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 29، بهار 1400)

نشریه زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس
سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 29، بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/07
  • تعداد عناوین: 10
|
  • عاطفه صالحی بختیاری، زهرا اعتمادی فر*، ماتیا سادات برهانی صفحات 1-19
    زمینه و اهداف

    کاروتنوییدها آنتی اکسیدان های زیستی بوده و در حفاظت بدن در مقابل بیماری ها و پدیده پیری نقش مهمی ایفا می کنند. کانتاگزانتین یکی از پرکاربردترین کاروتنوییدها در صنعت و پزشکی می باشد. هدف از این پژوهش، مطالعه خواص زیستی رنگدانه کانتاگزانتین و همچنین بهینه سازی تولید آن در محیط کشت ارزان قیمت توسط سویه میکروبی مقاوم به اشعه دیتزیا ماریس بوده است.

    مواد و روش ها

    کاروتنویید باکتریایی، استخراج و خواص ضد باکتریایی، ضد توموری و سمیت سلولی آن بررسی شد. سپس با استفاده از روش شناسی سطح پاسخ اثر واسطه های چرخه کربس و pH، بر تولید رنگدانه و زیست توده میکروبی در محیط کشت آب پنیر مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    حداکثر تولید رنگدانه به میزان 54/92 میلی گرم بر لیتر در محیط کشت آب پنیر در pH 8 و در حضور mM 5/12 از سیترات، گلوتامات، مالات، و سوکسینات توسط روش سطح پاسخ به دست آمد. رنگدانه فوق هیچ گونه اثر سمیت سلولی سمیتی بر رده های سلولی Hela، HFB وMCF-7   نشان نداد. به علاوه، رنگدانه فاقد خاصیت ضد باکتریایی بود.

    بحث

     سویه های میکروبی مقاوم به اشعه، به دلیل پایداری آن ها و فعالیت آنتی اکسیدانی بالا کاندید بهتری در تولید رنگدانه های میکروبی محسوب می گردند. در این مطالعه، در جهت کاهش هزینه تولید کانتاگزانتین از محیط کشت آب پنیر استفاده شد. افزودن واسطه های کربس در محیط کشت تخمیر، تولید رنگدانه توسط دیتزیا ماریس به طور چشمگیری افزایش داد.

    کلیدواژگان: دیتزیا ماریس، کاروتنوئید، کانتاگزانتین، مقاوم به اشعه، آب پنیر
  • بابک صادقی*، بیتا کوپایی صفحات 21-33

    در این کارتحقیقاتی، عصاره گیاهی میوه گواوا (Psidium guajava) به دلیل دارا بودن خاصیت کاهندگی، جهت سنتز نانو ذرات نقره (Ag-NPs) مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اثرات کاهندگی و محافظت خوب گواوا (PG)، سنتز نانوذرات نقره را در ابعاد نانو مهیا می-کند. طیف سنجی اشعه ماوراء بنفش(UV-vis)، پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی انرژی اشعه ایکس (EDAX) جهت شناسایی نانو ذرات نقره سنتز شده با استفاده از روش زیستی به کار برده شده است. داده ها نشان می دهند که در اثر سنتز زیستی، نانو ذرات نقره با قطرهای 20-10 نانومتر تولید می شوند. مطالعات XRD درجه بالایی از بلورهای نانوذرات نقره منحصر به فرد با ساختار مکعبی مرکز پر (fcc) را نشان می دهد. نتایج FTIR به وضوح نشان داد که عصاره گواوا (PG)، حاوی -OH به عنوان یک گروه عاملی در واکنش کاهش و سنتز نانوذرات نقره عمل می کنند. فعالیت ضد باکتری Ag-NPs در برابر رشد گرم مثبت (S. aureus) با استفاده از SEM مورد آزمایش قرار گرفت. مهار در رشد گرم مثبت (S. aureus) در برابر Ag-NPs مشاهده شد. نتایج نشان می دهد که ذرات نقره سنتز شده به عنوان عامل ضد باکتری موثر عمل می کند. این ثابت شده است که ذرات نقره سنتز شده قادر به ارایه اثرات ضد باکتری بالا است و از این رو پتانسیل بالایی در آماده سازی داروهای مورد استفاده در برابر بیماری ها دارد.

    کلیدواژگان: نانوذرات نقره، شیمی سبز، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، گواوا (Psidium guajava)، فعالیت ضد باکتری
  • شبنم عابدین درگوش، شیوا ایرانی، علیرضا نادری سهی، مسعود سلیمانی، هنا حنایی اهواز* صفحات 35-50

    نانومواد مبتنی بر گرافن به دلیل زیست سازگاری و زیست فعال بودنشان، همچنین توانایی آنها در بهبود تمایز استخوانی در حوزه کاربردهای زیست پزشکی  مورد بررسی قرار میگیرند. در این مطالعه تحقیقاتی، ورق های کاهش یافته اکسید گرافن (rGO) به عنوان ماده پایه که با هیدروکسی آپاتیت و استرانسیوم بارگذاری شده (rGO/HAp-Sr)، جهت القا تمایز استخوان در سلول های بنیادی مزانشیم چربی مورد استفاده قرار گرفت. برای تعیین خواص این نانوکامپوزیت از تکنیک های آنالیز پراش اشعه ایکس XRD و میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM (جهت ارزیابی اندازه و مورفولوژی HAp-Sr بر روی صفحات rGO)، مادون قرمز FT-IR (تجزیه و تحلیل گروه های عملکردی نانوکامپوزیت)،  طیف سنجی رامان (برای بررسی اختلالات احتمالی در ساختار نانوکامپوزیت و تعداد لایه ها)، طیف سنجی نوری پلاسمای القایی دوتایی ICP-OES (برای ارزیابی غلظت اتمی عناصر Ca و Sr)، پتانسیل زتا (بارالکتریکی نانوکامپوزیت) و MTT (ارزیابی زیست سازگاری نانوکامپوزیت) استفاده شد. پتانسیل استخوان زایی نانوکامپوزیت سنتز شده با استفاده از آزمون بررسی رسوب کلسیم درسلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق از چربی بررسی و تایید شد. با توجه به نتایج بدست آمده القا تمایز استخوان با استفاده از نانوکامپوزیت سنتز شده بدون نیاز به القاگرهای شیمیایی میسر می شود.

    کلیدواژگان: گرافن اکسید احیا شده، هیدروکسی آپاتیت، استرانسیوم، سلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق از چربی، تمایز استخوان سازی
  • شهره آریائی نژاد*، مرتضی ملکی، صفورا نوشی ندامانی، کاوه کاوسی، قاسم حسینی سالکده صفحات 51-66

    با توجه به نقش مهم آنزیم ها در تسهیل عملکرد فرایند های مختلف، استفاده از آن ها در اغلب صنایع بسیار مورد توجه است. درصد بسیار پایینی از میکروارگانیسم های تولید کننده ی آنزیم های جدید در محیط آزمایشگاهی قابل کشت می باشند، این درحالی است که متاژنوم منبع عظیمی از اطلاعات ژنتیکی آنزیم های ناشناخته را می تواند در اختیار ما قرار دهد. با توجه به اهمیت استفاده از آنزیم ها در صنایع گوناگون، آنزیم هایی با ساختار پایدار و مقاوم در برابر حرارت، کاربرد و عملکرد بهتری را نشان می دهند و تحقیقات زیادی در زمینه ی شناسایی و تولید آن ها به صورت پیوسته صورت گرفته است. در این پژوهش با استفاده از روش های محاسباتی، پیشگویی تعیین ساختار و استفاده از توالی آنزیم های زایلاناز مستخرج از داده های متاژنوم شکمبه ی گوسفند، آنزیم زایلانازی با ساختار بسیار مقاوم شناسایی و به صورت نوترکیب تولید شد. آنزیم زایلاناز نوترکیب مقاوم به حرارت، PersiXyn5 نام گذاری شده و از DNA استخراج شده از محتویات شکمبه گوسفند کلون و در باکتری E.coli بیان و خالص گردید. فعالیت ویژه و پارامترهای کینتیکی Km و Vmax برای این آنزیم محاسبه شده و فعالیت بهینه این آنزیم در دمای 80 درجه سانتی گراد و pH 8 مشاهده شد. آنزیم زایلاناز نوترکیب جدید پس از 2 ساعت تیمار در دمای 90 درجه سانتی گراد 58 درصد فعالیت خود را حفظ کرد. با توجه به اینکه آنزیم زایلاناز مورد مطالعه مقاوم در دمای بالا و فعال در محیط قلیایی است برای استفاده در صنایع کاغذسازی، تهیه ی خوراک طیور و تولید سوخت زیستی مناسب می باشد.

    کلیدواژگان: زایلاناز، آنزیم نوترکیب، متاژنوم، پایداری دمایی
  • فاطمه اسدی، حامدرضا گودرزی*، جواد ظهیری، محتبی جعفرنیا صفحات 67-74
    معرفی

    مطالعه حاضر یک مورد کمای تکرار شونده خانوادگی را گزارش می کند که در آن سه دختر تشنجات سرکش نشان می دادند که منجر به کما میشد. پنل ژنی هدفمند برای صرع با کاربرد توالی یابی نسل جدید بکار برده شد تا واریانتهای مسبب بیماری در بیمارانمان را شناسایی کند.

    روش کار

    پس از کسب رضایت نامه از بیماران،  DNA ژنومی از خون وریدی استخراج شد و سپس برای شناسایی جهشهای مرتبط با  صرع)، ابتدا، نواحی رمزکننده و مرزهای اگزون- اینترون از 72 ژن مرتبط با صرع با کاربرد کیت V4 سیستم غنی سازی هدفمند  Sure Selectبه دام انداخته شدند. کتابخانه های کپچر شده روی یک سیستم ایلومنا HiSeq 4000 ،توالی یابی شدند، خوانشهای توالی یابی شده با یک ژنوم مرجع همتراز شدند.ابزار Picard بکار رفت تا خوانشهای مضاغف را حذف کند وفراخوانی واریانتها  با کاربرد ابزار آنالیز ژنوم (GTAK) انجام شد.  ANNOVAR بکار رفته شد تا واریانتها تفسیر کند، سپس واریانتهایی با فراونی آلل کمتر از 1% مطابق با پایگاهای داده های نوکلیوتید مانند dbSNP و هزاره ژنوم، جداسازی شدند. ابزار In silico بکار رفته شد تا بیماریزایی واریانتها را ارزیابی کند.

    نتایج

    مطابق با پایگاه های داده پیشگویی کننده پاتوژنسیتی ، موتاسیون خاصی یا واریانت از نو در ژنهای مرتبط با صرع  یافت نشد، ولی چندین پلی مورفیسم گزارش شدند.

    نتیجه گیری

    با وجود اینکه برخی واریانتهای یا پلی مورفیسمهایی در ژنهای مرتبط با صرع در بیمارانمان یافت شدند. ولی نتوانست ما را در تشخیص قابل قبول برای این شرایط یاری دهد. تحقیقات بیشتری جهت آشکارسازی علت بیماری ادامه دارد.

    کلیدواژگان: کمای تکرار شونده، توالی یابی نسل جدید، پنل ژنی، صرع
  • آزاده بیگمرادی، احمد همایی*، روح الله همتی، بهناز صفار صفحات 75-90

    کیتینازها جزء آنزیم های ضروری سخت پوستان می باشند که در چرخه پوست اندازی و هضم کیتین نقش مهمی ایفا میکنند. بر اساس مطالعه حاضر، cDNA رمزگردان کیتیناز از Penaeus mergueinsis با طول bp 1440 شامل 467 اسید آمینه با روش PCR تعیین توالی و سپس آنالیز فیلوژنیکی و بیوانفورماتیکی آن انجام شد. توالی جدید در بانک ژنی با شماره دستیابی MT250539ثبت شد و  وزن مولکولی پروتیین حاصل از این توالی KDa 51.84 و نقطه ایزوالکتریک تیوریکال 4.79 تخمین زده شد. مقایسه توالی آمینواسیدی در بین کیتینازهای پنایید بیشترین شباهت (حدود 97 تا 92 %) به ترتیب با P. mondon chi-3، F. chinensis، P. vannamei و P. japonicus chi-3 نشان داد. بررسی های فیلوژنتیکی نشان داد که کیتیناز مطالعه حاضر متعلق به کیتینازهای گروه 3 می باشد. آنالیزهای الگوی پروتیینی آشکار شده نشان داد که کیتیناز P. mergueinsis شامل دمین کاتالیتیکی Glyco-18 در موقعیت 2-347، یک جایگاه متصل شونده به کیتین پریتروفین A در موقعیت 403-456، یک پل دی سولفیدی شکل گرفته توسط دو سیستیین در موقعیت 421- 436، یک دمین متصل شونده به کیتین نوع 2، جایگاه فعال (117FDGLDMDWE125)، یک ناحیه غنی از پرولین / تریونین در موقعیت های 376-412 و یک جایگاه مفروض N - گلیکوزیلاسیون در موقعیت 424- 427 (NTSG) می باشد. مطالعه حاضر نشان می دهد که توالی P. mergueinsis حاوی موتیف های کیتیناز فعال و مشابه کیتینازهایی است که قبلا  تعیین توالی شده اند و درصورت کلونیگ، بیان و تخلیص احتمالا ویژگی های کارکردی و ساختاری مشابه آنزیم های گونه های مورد اشاره بالا را دارد.

    کلیدواژگان: کیتیناز، فیلوژنی، Penaeus mergueinsis، بیوانفورماتیک، CDNA
  • محدثه برآورده، حسین غفوری*، اسدالله محمدی، سودا زارعی صفحات 91-102
    هدف

    طی تکثیر غیر قابل کنترل سلول ها در بدن، زیرمجموعه ای از نیوپلاسم ها یا تومور ها بوجود می آیند، تکثیر غیر طبیعی این سلول ها درنهایت موجب تشکیل توده و سرانجام سرطان می گردد که می تواند در سرتا سر بدن گسترش یابد. بنابراین مهار تکثیر غیر طبیعی سلول های سرطانی، تاثیر بسزایی در جلوگیری از گسترش تومور های سرطانی و بهبود بیماری خواهد داشت. از این رو در مطالعه حاضر، مشتق جدید سولفونامید طراحی و سنتز گردیده (HB20) و اثرات ضدسرطانی آن بر روی رده سلولی سرطان سینه انسان(MCF-7)  بررسی شده است.

    مواد و روش ها

    در شرایط آزمایشگاهی (in vitro)، برای سنتز مشتق سولفونامیدی (HB20)، ابتدا نمک دیازونیوم با استفاده از ترکیب پایه سولفامتوکسازول ساخته و سپس با یک ماده کوپل شونده پیریمیدینی ترکیب گردید. غلظت های مختلفی از ترکیب جدید سنتزی (HB20) علیه سلول های MCF-7 استفاده شد. همچنین جهت سنجش بقا و تکثیر سلولی تست MTT انجام گرفت.

    نتایج

    ساختار شیمیایی ترکیب سنتز شده، بوسیله طیف های FT- IR و NMR تایید گردید. همچنین زنده مانی در سلول هایMCF-7  تیمار شده با ترکیب سنتزی (HB20) نسبت به گروه کنترل (بدون تیمار) کاهش چشمگیری داشت. HB20 تکثیر سلول های سرطانیMCF-7  را با مقدار IC50 ، 23/75 میکروگرم/ میلی لیتر مهار می کند.

    نتیجه گیری

    مشتق جدید سولفونامید (HB20) پتانسیل مهار تکثیر و خاصیت ضد سرطانی در رده سلولی MCF-7 را دارد.

    کلیدواژگان: مشتقات سولفونامید، سرطان سینه، رده سلولی MCF-7، MTT
  • ارد قویمی، زهرا حاجی حسن*، فاطمه ارمغان صفحات 103-119

    اکتیوین A یکی از اعضای خانواده ی فاکتور رشد تغییردهنده ی بتا (TGF-β) است که نقش مهمی در فرآیندهای فیزیولوژیکی متعدد همانند تمایز سلولی، ترمیم بافتی، رگ زایی، تمایز سلول های بنیادی، چسبندگی سلولی و آپوپتوز دارد. لذا با توجه به کاربردهای بالینی متعدد این پروتیین، تولید نوترکیب آن سودمند می باشد.از آنجاییکه اشرشیاکلی یکی از محبوب ترین میزبان ها برای تولید پروتیین های نوترکیب است، در این تحقیق از بیان سیتوپلاسمی در این سویه به منظور تولید مقادیر بالایی از اکتیوین A استفاده گردید. بدین منظورابتدا cDNA ناحیه ی بالغ ژن اکتیوین A  تکثیر و در وکتور (+)pET28a  کلون گردید. وکتور حاصل به سویه‎های (DE3)BL21،  plysS (DE3) BL21 و  Rosetta gami (DE3) BL21 انتقال داده شد. پس از القای پروموتر با استفاده از IPTG و بیان پروتیین، تولید  اکتیوین A  به وسیله ی روش های SDS-PAGE و وسترن بلات تایید شد. نتایج نشان داد که بیان اکتیوین A در سیتوپلاسم هر سه سویه یک رویکرد موثر برای دست یابی به میزان بالایی از پروتیین نوترکیب است اما در این بین، سویه (DE3)BL21 مقدار بیشتری پروتیین تولید کرده است. در مرحله ی بعد به منظور دست یابی به شکل محلول اکتیوین A از بیان همزمان چپرون های سیتوپلاسمی TF، GroEL/ES و DnaK/J  با وکتور (+) pET28a که حامل اکتیوینA  بود استفاده شد. نتایج SDS-PAGE و وسترن بلات نشان داد که بیان همزمان اکتیوین A با استفاده از پلاسمید چپرونی pGro7 که دارای چپرون های GroEL و GroES می باشد، در سویه ی(DE3)BL21 یک رویکرد موثر برای تولید پروتیین اکتیوین A محلول است.

    کلیدواژگان: اشرشیاکلی، پروتئین نوترکیب، پروتئین محلول، اکتیوین A
  • علیرضا پناهی* صفحات 121-127

    در بیشتر سرطان ها سطح بیان پروتیین های شوک حرارتی بالا می رود که سلول های سرطانی را نسبت به دارو درمانی مقاوم و موجب پیش آگهی ضعیف می گردد. همچنین ارتباط آنها با تکثیر سلولی، تهاجم و متاستاز مشخص شده است. لیکوپن به عنوان یک کارتنویید از آنتی اکسیدانت های موثر است که برای جلوگیری از رشد غده های سرطانی کار برد دارد. پروستات یکی ازشایع ترین سرطان هایی است که در مردان دیده می شود. برای درمان این بیماری بیشتراز جراحی و شیمی درمانی استفاده می گردد که عوارض متعدد بعد از درمان و هزینه بر است. برای این مطالعه داده های خام ریز آرایه سرطان پروستات تحت تیمار لیکوپن و غیر تیمار با حجم بالا از پایگاه NCBI بخش GEOدریافت شد. سپس تغییرات بیان پروتیین های شوک حرارتی(hsp27) با استفاده از ابزارها و روش های بیوانفورماتیکی، تعیین گردید و مقایسه نتایج سطح بیان ژن های تیمار با لیکوپن نسبت به غیر تیمار مشخص نمود که سطح بیان نسبی ژن HSPB8 به شدت کاهش یافته و همچنین تغییرات قابل ملاحظه ای در سطح بیان سایر واریانت های این ژن مشاهده نشد. این نتایج نشان می دهد که لیکوپن می تواند درسلولهای سرطانی پروستات تنش ایجاد کند و با این عمل سلولهای سرطانی را به طرف آپویتوز هدایت کند.

    کلیدواژگان: بیوانفورماتیک، پروتئین های شوک حرارتی، لیکوپن و سرطان پروستات
  • مریم مهدی زاده، مژگان شیخ پور*، ایمان سلحشوری فر، سید داور سیادت، پروانه صفاریان صفحات 128-139

    کلبسیلا پنومونیه، باسیل گرم منفی از اعضای خانواده انتروباکتریاسه می باشد و علیرغم اینکه جزیی از میکروفلور طبیعی بدن می باشد، یک پاتوژن فرصت طلب و از عوامل اصلی عفونت های بیمارستانی است. افزایش ظهور مقاومت به چند دارو در کلبسیلا پنومونیه گزینه های درمانی را برای این باکتری محدود کرده است. نانولوله های کربنی (CNT) می توانند با بهبود پایداری و حلالیت دارو، اثربخشی داروها را افزایش دهند. هدف این تحقیق، تهیه و ارزیابی اثر آنتی باکتریال نانوسیال حاوی نانو لوله های کربنی عاملدار (f-CNT-NF) بر کلبسیلا پنومونیه جدا شده از نمونه های بالینی می باشد. برای تایید سویه تست های بیوشیمیایی IMViC، کیتAPI20E و تست های افتراقی تکمیلی انجام گردید. مقاومت آنتی بیوتیکی با روش انتشار دیسک تعیین شد. سویه مورد مطالعه، نسبت به تمامی آنتی بیوتیک (Ab) های مورد بررسی از جمله سفپیم، مقاومت نشان داد. کمترین غلظت مهارکنندگی (MIC) با استفاده از روش میکرو رقت Ab تعیین شد. MIC در 5 حالت اثردهی شاملAb ، f-CNT-NF ، CNT-NF بدون عامل ، Ab به همراه CNT-NF و Ab به همراه f-CNT-NF ، تعیین گردید. علیرغم اینکه اثر دهی 10 µg/ml سفپیم، و µg 80 f-CNT-NF ، به طور جداگانه، رشد باکتری را مهار نکرد، اما اثر دهی همزمان µg/ml 10 سفپیم به همراه µg80 f-CNT-NF ، رشد باکتری را مهار کرد. نتیجه گیری شد که f-CNT-NF می تواند در انتقال دارو در غلظت های پایین تر از حالت آزاد، موثرتر باشد که می تواند به عنوان ابزاری برای بهینه سازی دارو رسانی استفاده شود.

    کلیدواژگان: سفپیم، نانولوله های کربنی چند جداره، کلبسیلا پنومونیه، نانو سیال، دارورسانی، کمترین دوز مهار کنندگی، نانولوله های کربنی عاملدار
|
  • Atefeh Salehi Bakhtiari, Zahra Etemadifar*, Matia Sadat Borhani Pages 1-19
    Background

    Carotenoids are biological antioxidants and play important roles in protecting the body from diseases and aging. Canthaxanthin is one of the most widely used carotenoids in the industry and medicine. This study aimed to investigate the biological properties of canthaxanthin pigment as well as its production optimization in a low-cost medium using a radioresistant microbial strain named Dietzia maris.

    Materials and methods

    Bacterial carotenoids were extracted and its antibacterial, anti-tumor, and cytotoxicity properties were investigated. Then, the effect of Krebs intermediates and pH on the production of pigment and microbial biomass in the whey medium was investigated using the response surface methodology.

    Results

    Maximum pigment production was found to be 92/54 mg/l in whey culture medium at pH 8 and in the presence of 12.5 mM of each of citrate, glutamate, malate, and succinate by the response surface method. The pigment did not show any cytotoxic effect on Hela, HFB, and MCF-7 cell lines. Besides, the pigment did not have any antibacterial properties.

    Conclusion

    Radioresistant microbial strains are better candidates for microbial pigment production due to their stability and high antioxidant activity. In this study, a whey culture medium was used to reduce the production cost of canthaxanthin. The addition of Krebs intermediaries in the fermentation medium increased the pigment production by Dietzia maris significantly.

    Keywords: Dietzia maris, Carotenoids, Canthaxanthin, Radioresistant, Whey
  • Babak Sadeghi*, Bite Koupaei Pages 21-33

    In the present work, we describe the synthesis of silver nanoparticles (Ag-NPs) using seed aqueous extract of Psidium guajava (PG) and its antibacterial activity. UV–visible spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infra red spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and X-ray energy dispersive spectrophotometer (EDAX) were performed to ascertain the formation of Ag-NPs. It was observed that the growths of Ag-NPs are stopped within 35 min of reaction time. The synthesized Ag-NPs were characterized by a peak at 446 nm in the UV–visible spectrum. XRD confirmed the crystalline nature of the nanoparticles of 10-20 nm size. The XRD peaks at 38◦, 44◦, 64◦ and 77◦ can be indexed to the (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0) and (3 1 1) Bragg’s reflections of cubic structure of metallic silver, respectively. The FTIR result clearly showed that the extracts containing OH as a functional group act in capping the nanoparticles synthesis. Antibacterial activities of Ag-NPs were tested against the growth of Gram-positive (S. aureus) using SEM. The inhibition was observed in the Ag-NPs against S. aureus. The results suggest that the synthesized Ag-NPs act as an effective antibacterial agent. It is confirmed that Ag-NPs are capable of rendering high antibacterial efficacy and hence has a great potential in the preparation of used drugs against bacterial diseases. The results confirmed that the (PG) is a very good eco friendly and nontoxic source for the synthesis of Ag-NPs as compared to the conventional chemical/physical methods.

    Keywords: Silver nanoparticles-Green chemistry, Scanning electron microscopy (SEM), Psidium guajava (PG), Antibacterial., Silver nanoparticles, Green chemistry, Antibacterial
  • Shabnam Abedin Dargoush, Shiva Irani, Alirerza Naderi Sohi, Masoud Soleimani, Hana Hanaee-Ahvaz* Pages 35-50

    Graphene-based nanomaterials are being investigated for their biocompatibility and bioactivity, as well as their ability to improve osteogenic differentiation. In this research, the base material, reduced graphene oxide (rGO) sheets, were decorated with hydroxyapatite and strontium (rGO / HAp-Sr) to induce osteogenic differentiation in adipose-derived mesenchymal stem cells. Different techniques were used to determine the properties of the nanocomposite such as diffraction analysis techniques (XRD) and transmission electron microscopy (to evaluate the size and morphology of HAp-Sr on rGO plates), FT-IR (to analyze the nanocomposite functional group), Raman spectroscopy (to investigate possible disorders in nanocomposite structure and number of layers), induced dual plasma emission spectroscopy (to assess atomic concentration of Ca and Sr), zeta potential(electrical potential of the nanocomposite) and MTT (nanocomposite cytotoxicity assessment) were used. The ossification potential of the synthesized nanocomposite was investigated and confirmed using the calcium deposition test in dipose-derived mesenchymal stem cells. According to the obtained results, osteogenic differentiation induction is possible using synthesized nanocomposites without the need for chemical inducers.

    Keywords: Reduced graphene oxide, Hydroxyapatite, Strontium, Adipose-derived mesenchymal stem cells, Osteogenic differentiation
  • Shohreh Ariaeenejad*, Morteza Maleki, Safura Nooshi Nedamani, Kaveh Kavousi, Ghasem Hosseini Salekdeh Pages 51-66

    Enzymes play an essential role in catalyzing the reactions for multiple industrial applications. One of these critical industries with a worldwide application is paper and pulp, which is cost-effective in increasing attention. Xylanases are potential enzymes that proved their abilities in a broad range of applications, specifically in the paper and pulp industry as a biobleaching agent and dye removal biocatalyst. In these decades, the production of novel enzymes from natural sources is conceivable, especially with applying the culture-independent method of metagenome. This practical approach provides the opportunity to identify the novel enzymes from uncultivable microbial diversities. Concerning the importance of the thermostable enzymes for industrial applications and their better action in harsh conditions, this study aimed to identify novel thermostable xylanase from metagenomic data of sheep rumen by applying the in-silico screening. The thermostable xylanase was extracted from the ruminal DNA and after cloning and expression named PersiXyn5. The enzymeschr('39') kinetic parameters, including Km, Vmax, and its specific activity, were examined. The enzyme was optimally active at 80  and pH 8 and could retain 58% of its maximum activity after 2h of incubation at 90 . The thermostable, alkali PersiXyn5 was an efficient enzyme in the paper industry and poultry feed and fuel applications.

    Keywords: Novel Xylanase, In-silico screening, Metagenome, Thermostability
  • Fatemeh Asadi, Hamedreza Goodarzi*, Javad Zahiri, Mojtaba Jaafarnia Pages 67-74
    Introduction

    The present study reports a case of familial episodic coma in which three girls manifesting refractory seizures followed by coma. Targeted gene panel of epilepsy using next-generation sequencing (NGS) technique was requested to identified disease -causing variant(s) in the patients.

    Materials and Method

    After obtaining a written informed consent from our patient, genomic DNA was extracted from venous blood, for identifying mutations in epilepsy genes, at first, coding regions as well as all intron–exon boundaries of the 72 genes were captured by Sure Select Target Enrichment System V4 kit (Agilent, Santa Clara, CA), then captured libraries were sequenced on an Illumina HiSeq 4000(Illumina Inc., San Diego, CA, USA), sequenced reads were aligned with a reference human genome and Picard tools was used to remove duplicated reads; variant calling was performed using the Genome Analysis Tool Kit (GATK). ANNOVAR was used to annotated variants, then all variants were filtered out based on minor allele frequency (MAF) <1 % according to data bases of nucleotide including dpSNP, 1000 Genome project. In silico tools was performed to evaluated pathogenicity of variant(s).

    Result

    According to databases of pathogenicity prediction of gene, no specific mutation in epilepsy genes was found in our patients, but several polymorphisms were reported.

    Conclusion

    Given polymorphisms in genes related to epilepsy were found in our study, failed to provide us with an acceptable diagnosis of this condition, further research is needed to reveal the cause of the disease.

    Keywords: episodic coma, NGS, gene panel, epilepsy
  • Azadeh Beygmoradi, Ahmad Homaei*, Rouhullah Hemmati, Behnaz Saffar Pages 75-90

    Chitinases are essential enzymes in crustaceans that play an important role in the molting cycle and digestion of chitin. Based on the present study, the chitinase encoding cDNA of Penaeus mergueinsis with a length of 1440 bp containing 467 amino acids was sequenced by PCR and then its phylogenetic and bioinformatics analysis was performed. The new sequence was registered in the gene bank with the accessition number MT250539 and the molecular weight of the protein resulting from this sequence was predicted to be 51.84 KDa and the theoretical isoelectric point of 4.79. Comparison of amino acid sequences among penaeid chitinases showed the highest identification (about 97 to 92%) with P. mondon chi-3, F. chinensis, P. vannamei and P. japonicus chi-3, respectively. Phylogenetic studies showed that chitinase in the present study belongs to group 3 chitinases. Revealed protein pattern analyzes showed that chitinase from P. mergueinsis contained the catalytic domain Glyco-18 at position 2-347, a chitin-binding site of pritrophin A at position 403-456, a disulfide bridge formed by two cysteines at position 436-421 is a chitin-binding domain type 2, active site (117FDGLDMDWE125), a proline / threonine-rich region at positions 376-412, and a putative N-glycosylation site at position 427-424 (NTSG). The present study shows that the P. mergueinsis sequence contains active chitinase motifs similar to previously sequenced chitinases, and in the case of cloning, expression and purification probably has functional and structural features similar to the enzymes of the above species.

    Keywords: Chitinase, phylogeny, Penaeus mergueinsis, Bioinformatics, CDNA
  • Mohaddeseh Baravordeh, Hossein Ghafouri*, Asadollah Mohammadi, Sevda Zarei Pages 91-102
    Aim

    During the uncontrolled development of cells in the body, a subset of neoplasms or tumors is formed, the abnormal proliferation of these cells leads to the formation of a mass and eventually cancer. This mass can spread throughout the body. Thus, inhibiting the abnormal growth of cancer cells will have a significant effect on preventing the spread of cancerous tumors and improving the disease. Therefore, in the present study, a new sulfonamide derivative was designed and synthesized (HB20) and its anti-cancer effects on human breast cancer cell line (MCF-7) were investigated.

    Materials and Methods

    For the synthesis of a sulfonamide derivative (HB20), dcriptiazonium salt was first made using a sulfamethoxazole base compound and then combined with a pyrimidine coupling agent. Concentrations of a new synthetic compound (HB20) against Cells (MCF-7) were used. MTT assay was also performed to measure survival and cell proliferation.

    Results

    The synthesized compound structure was confirmed by spectral analysis, such as FT- IR, and NMR. Also, Survival in MCF-7 cells treated with a synthetic compound (HB20) was significantly reduced compared to the control group (untreated). HB20 inhibits the proliferation of MCF-7 cancer cells with an IC50 value of 75/23 μg/ml.

    Conclusion

    The new sulfonamide derivative (HB20) has the potential to inhibit proliferation and anti-cancer properties in the cell line (MCF-7).

    Keywords: sulfonamide derivatives, Breast cancer, MCF-7 cell line, MTT
  • Orod Ghavimi, Zahra Hajihassan*, Fatemeh Armaghan Pages 103-119

    Activin A, a member of the transforming growth factor-β (TGF-β) superfamily, plays a central role in numerous physiological processes such as cell differentiation, tissue repair, angiogenesis, differentiation of stem cells, cell adhesion and apoptosis. Because of its various clinical usages, recombinant production of it is beneficial. Since E. coli is one of the most popular hosts for recombinant protein production, in this study, cytoplasmic expression in this strain was used to produce high levels of Activin A. So, the cDNA of the Activin A mature region was amplified and then cloned in pET28a(+) vector. The resulting vector was transformed to BL21(DE3), BL21(DE3)plysS, and BL21(DE3)Rosetta-gami strains. After induction the promoter by using IPTG, Activin A production was confirmed by SDS-PAGE and Western blotting assays. The results showed that the expression of Activin A in the cytoplasm of all three strains was an efficient approach to obtain high levels of recombinant protein, but BL21(DE3) strain produced more protein. At the next step in order to achieve soluble form of Activin A, co-expression of cytoplasmic chaperones TF, GroEL/ES, and DnaK with pET28a (+) vector was used. The SDS-PAGE and Western blotting results showed that co-expression of Activin A with cytoplasmic plasmid pGro7 containing GroEL and GroES chaperones, in BL21(DE3) strain is an efficient approach for producing of soluble Activin A.

    Keywords: E. coli, Recombinant protein, Soluble protein, Activin A
  • Alireza Panahi* Pages 121-127

    In most cancers, the expression level of heat shock proteins is increased, which makes cancer cells resistant to drug therapy and has a poor prognosis. They have also been linked to cell proliferation, invasion and metastasis. Lycopene, as a carotenoid, is an effective antioxidant used to prevent the growth of cancerous glands. Prostate cancer is one of the most common cancers seen in men. To treat this disease, surgery and chemotherapy are mostly used, which have many complications after treatment and are costly. In this study, prostate cancer was treated with lycopene and raw microarray big data were received from GEO section of NCBI database. Then, the expression changes of heat shock proteins (hsp27) were determined using bioinformatics tools and methods, and comparing the expression levels of lycopene-treated genes with non-treated ones showed that the expression level of HSPB8 gene was drastically reduced and also, no significant changes were observed in the expression level of other gene families in this group. Results show that lycopene can cause stress in cancer cells and this stress predisposes the cell to apoptosis.

    Keywords: Bioinformatics, gene expression, lycopene, hsp27
  • Maryam Mehdizadeh, Mojgan Sheykhpour*, Iman Salahshourifar, Seyed Davar Siadat, Parvaneh Saffarian Pages 128-139

    Klebsiella pneumoniae is a gram-negative bacillus of the Enterobacteriaceae family. Despite being part of the natural human microflora, this is an opportunistic pathogen and a major cause of nosocomial infections. The increased emergence of multidrug resistance in Klebsiella pneumoniae has limited the treatment options for this bacterium. Carbon nanotubes (CNT), by improving the stability and solubulity of drugs, could increase the effectiveness of drugs for treatment. The aim of this study is to investigate the antibacterial effect of nanofluid containing functionalized multi-walled carbon nanotubes (f-CNT-NF) on Klebsiella pneumoniae isolated from clinical specimens. For the strain confirmation, biochemical ,API20E kit, and additional differential tests were performed, and antibiotic susceptibility test was performed by the disk diffusion method. The studied strain showed a resistance to all antibiotics such as cefepime.The minimum inhibitory concentration (MIC) was determined using the antibiotic micro dilution method. The MIC was determined in five effect modes including antibiotic (Ab), nanofluid containing functionalized multi-walled carbon nanotubes (f-CNT-NF) , nanofluid containing multi-walled carbon nanotubes (CNT-NF) ,Ab in combination with f-CNT-NF and Ab with CNT-NF. Nevertheless the individual effects of 10 µg mL-1 cefepime or 80 µg of nanofluid with f-CNT-NF did not inhibit the growth of the bacteria, but the co-administration of 10 µg mL-1 cefepime with 80 µg of the f-CNT-NF could inhibit the bacteria`s growth. It was concluded that f-CNT-NF could be more effective in drug delivery at lower concentrations than the free state, which could be used as a tool for optimal drug delivery.

    Keywords: klebsiella pneumoniae, nanofluid, CNT, drug delivery, cefepime, MIC, Minimum Inhibitory concentration, Multi-walled carbon nanotube, Functionalized carbon nanotube