فهرست مطالب
فصلنامه زیست شناسی میکروارگانیسم ها
پیاپی 46 (تابستان 1402)
- تاریخ انتشار: 1402/06/12
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحات 1-12مقدمه
امروزه با افزایش مقاومت پاتوژن های فرصت طلب انسانی ازجمله باکتری های عامل عفونت های ادراری در برابر طیف وسیعی از آنتی بیوتیک ها درمان آنها دشوارتر شده است.
مواد و روشها:
در این مطالعه باکتری سودوموناس آیروژینوزا از سطوح محیطی، جداسازی و سپس وجود ژن مربوط به بیوسنتز رنگدانه با روش PCR تایید شد. رنگدانه پیوسیانین توسط کلروفرم، استخراج و خلوص آن با روش TLC تایید شد. باکتری های عامل عفونت ادراری شامل استافیلوکوکوس ساپروفیتیکوس، اشرشیاکلی، جنس انتروکوکوس و جنس کلبسیلا جمع آوری شدند و اثر ضد میکروبی این رنگدانه با روش های دیسک گذاری و چاهک گذاری روی هریک از باکتری های فوق بررسی شد.
نتایجنتایج به دست آمده از این تحقیق نشان دادند بیشترین حساسیت نسبت به عصاره رنگدانه پیوسیانین مربوط به استافیلوکوکوس ساپروفیتیکوس و جنس انتروکوکوس در روش های دیسک گذاری و چاهک گذاری بوده است. قطر هاله عدم رشد بدون احتساب تاثیر کلروفرم برای هر دو باکتری در روش دیسک گذاری به ترتیب 4 و 2 میلی متر و در روش چاهک گذاری 4 و 3 میلی متر بود؛ بنابراین، رنگدانه پیوسیانین روی باکتری های گرم مثبت اثر ضد میکروبی بیشتری نسبت به باکتری های گرم منفی داشته است.
بحث و نتیجه گیری:
در این مطالعه باکتری مولد رنگدانه، به دلیل احتمال بیماری زایی کمتر آن برای انسان نسبت به سویه های جداشده از نمونه های بالینی که در بیشتر مطالعات برای استخراج رنگدانه از آنها استفاده شده، از سطوح محیطی جداسازی شده است؛ بنابراین، این سویه ها می توانند گزینه مناسب تری برای استخراج رنگدانه پیوسیانین به عنوان یک ماده ضد میکروبی قابل جایگزین با مواد ضدمیکروبی و آنتی بیوتیک های سنتتیک باشند.
کلیدواژگان: سودوموناس آئروژینوزا، پیوسیانین، عفونت ادراری -
صفحات 13-25مقدمه
باکتری های پروبیوتیک ازجمله لاکتوباسیلوس ها به عنوان یکی از عوامل پیشگیری از ابتلا به انواع مختلف سرطان شناخته شده اند. هدف از این مطالعه بررسی اثرات ضدسرطانی عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیوس جداشده از محصولات لبنی استان گیلان بر رده سلولی سرطان روده بزرگ HT-29 است.
مواد و روشها:
در این مطالعه باکتری های لاکتوباسیلوس توسط روش های متداول کشت و براساس ویژگی های بیوشیمیایی از محصولات لبنی جداسازی و شناسایی شدند. سپس با استفاده از آغازگرهای اختصاصی، ژن 16S rRNA باکتری ها تکثیر شد و نمونه های تایید شده پس از تعیین توالی، با توالی های موجود در NCBI مقایسه شدند. غلظت های مختلف 5/0، 75/0، 1، 5/1 و 2 میلی گرم / میلی لیتر از عصاره سیتوپلاسمی سویه منتخب ساخته شدند؛ درنهایت، اثرات سمیت سلولی عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس بر رده سلولی سرطانی HT-29 و سالم HUVEC توسط روش MTT بررسی شدند.
نتایجنتایج تست MTT بیان کرد عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس به صورت وابسته به دوز، بقا و تکثیر سلول های سرطانی روده بزرگ را در مدت زمان 24 ساعت کاهش می دهد که بیشترین اثر مهاری مربوط به غلظت 2 میلی گرم / میلی لیتر بود. غلظت های 1، 5/1 و 2 میلی گرم بر میلی لیتر، زنده مانی سلول ها را به ترتیب 87/4±50، 61/8±40 و 80/5±25 درصد کاهش دادند. همچنین میزان IC50 عصاره سیتوپلاسمی بر رده سلولی HT29 معادل 43/1 میلی گرم / میلی لیتر به دست آمد. همچنین اثرات سایتوتوکسیک بر رده سلولی نرمال HUVEC مشاهده نشد.
بحث و نتیجه گیری:
براساس نتایج، عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس جداشده از محصولات لبنی موجب کاهش رشد سلول های سرطانی HT-29 شد که با انجام مطالعات بیشتر می تواند به عنوان یک محصول بیولوژیک در درمان و پیشگیری از سرطان روده بزرگ استفاده شود.
کلیدواژگان: پروبیوتیک، لاکتوباسیلوس، ضد سرطانی، HT-29 -
صفحات 27-50مقدمه
بیش از دو سال از شیوع سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2) در ووهان چین می گذرد. SARS-CoV-2 یک پاندمی بی سابقه (COVID-19) در عصر مدرن ایجاد کرده و تمام ساختارهای علمی، اقتصادی و اجتماعی جهان را به چالش کشیده است. تحقیقات گسترده ای در سراسر جهان برای مطالعه ساختار و عملکرد پروتیین اسپایک SARS-CoV-2 از ابتدای پاندمی انجام شده اند. بنا بر مطالعات مختلف، نقش و اهمیت پروتیین اسپایک در ورود SARS-CoV-2 به سلول های انسانی ثابت شده است. ازجمله عوامل مهم و موثر در کنترل همه گیری کووید-19، درک تغییرات ساختاری پروتیین اسپایک در واریانت های ویروس و اثربخشی داروها و واکسن ها در برابر واریانت های جدید SARS-CoV-2 است. با توجه به اهمیت فراوان پروتیین اسپایک SARS-CoV-2، سعی شد در این مطالعه ساختار و تعامل آن با گیرنده های سلولی با استفاده از ابزار بیوانفورماتیک بررسی شود. علاوه بر این، اثر داروها و واکسن های موجود بر وارینت های مختلف SARS-CoV-2 بررسی شد.
مواد و روشها:
روش های بیوانفورماتیک و داکینگ مولکولی برای مطالعه عملکرد اتصال پروتیین اسپایک به گیرنده های سلولی مختلف آن در بدن انسان استفاده شدند. برای انجام فرایند داکینگ مولکولی از وب سرور HDOCK و در مرحله بعد از وب سرور PDBsum برای بررسی های پس از داکینگ و اطمینان از صحت داده های به دست آمده استفاده شد. همچنین از نرم افزار PyMOL برای مطالعه و تجسم جهش های جایگزین و حذف در پروتیین اسپایک استفاده شد.
نتایجتفاوت در پروتیین اسپایک واریانت های SARS-CoV-2 با تصویرسازی های انجام گرفته، توسط نرم افزار PyMOL مقایسه شد. داده های حاصل از جهش های گسترده در پروتیین اسپایک واریانت اومیکرون نشان دهنده نوعی بازطراحی دوباره پروتیین اسپایک بود. این جهش های وسیع، تغییرات گسترده ای در ساختار و عملکرد پروتیین اسپایک به همراه دارد. براساس داده های حاصل از داکینگ مولکولی و مقایسه میزان سطح انرژی (امتیاز داکینگ) اتصال پروتیین اسپایک واریانت های مختلف ویروس با گیرنده های مختلف نشان دهنده بالابودن تمایل اتصال - با سطح انرژی پایین تر و پایدارتر پروتیین اسپایک - با گیرنده KREMEN1 نسبت به گیرنده اصلی ACE2 است. میزان سطوح انرژی اتصال پروتیین اسپایک در واریانت های مختلف ویروس با سایر گیرنده ها غیر از گیرنده KREMEN1 تقریبا مشابه بود یا اختلاف اندکی با سطوح انرژی اتصال پروتیین اسپایک در واریانت های مختلف ویروس با گیرنده اصلی ACE2 دارد.
بحث و نتیجه گیری:
تفاوت زیادی در تمایل اتصال پروتیین اسپایک واریانت های نوظهور و مهم ویروس (اصلی، آلفا، دلتا و اومیکرون) با گیرنده ACE2 وجود ندارد؛ اما میزان تمایل اتصال به گیرنده KREMEN1، رو به افزایش و در واریانت دلتا به اوج خود رسیده است. سطح انرژی اتصال پروتیین اسپایک به گیرنده KREMEN1 به طور محسوسی نسبت به سایر گیرنده ها منفی تر بوده و این نشان دهنده ایجاد اتصالات و پایداری بیشتر است. با توجه به سطح انرژی های دریافتی از وب سرور HDOCK، می توان نتیجه گرفت اگرچه گیرنده ACE2 گیرنده اصلی پروتیین اسپایک نام گرفته است، همچنان گیرنده های دیگری نیز با پایداری خوبی می توانند به پروتیین اسپایک متصل شوند. براساس اطلاعات موجود، تاکنون هیچ گزارشی مبنی بر انجام فرایند داکینگ بین پروتیین اسپایک با سایر گیرنده های غیراصلی پروتیین اسپایک (AXL، ASGR1 و KREMEN1) صورت نگرفته است؛ بنابراین، برای تایید یا رد این یافته ها باید پژوهش های جامع تری انجام شود.
کلیدواژگان: SARS-CoV-2، اسپایک، گیرنده ACE2، جهش، واریانت های جدید، بیوانفورماتیک -
صفحات 51-68مقدمه
امروزه تولید سبز نانوذرات نقره توسط سیانوباکتری ها به عنوان عوامل ضدمیکروبی، کاربرد عمده ای در صنایع پزشکی و درمانی دارد. در این مطالعه با توجه به اینکه تاکنون تحقیقی در زمینه بررسی توانمندی سیانوباکتری Nostoc sp. آبزی متعلق به آب شیرین استان گلستان انجام نشده بود، سعی شد توانمندی این سویه در بیوسنتز نانوذرات نقره با انجام تکنیک های مختلف سنجیده شود.
مواد و روشها:
پس از رشد و شناسایی مولکولی سیانوباکتری Nostoc sp. در محیط کشت BG-110 در اتاقک رشد، از دو روش بیومس تر و جوشاندن برای تولید نانوذرات نقره استفاده شد. سپس با تلقیح بیومس تر در غلظت های 1، 2 و 3 میلی مولار نیترات نقره و مقایسه تغییر رنگ، پیک های طیف سنجی UV-Vis و سنجش پایداری در زمان های 0، 12، 24 و 48 ساعت، کارآمدترین روش بیوسنتز نانوذره نقره انتخاب شد. علاوه بر آن، آنالیزهای دستگاهی طیف سنجی تبدیل رامان و فوریه به مادون قرمز (FTIR)، پراکندگی نور دینامیکی (DLS)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) به همراه سنجش خواص ضدمیکروبی با روش دیسک آنتی بیوگرام برای بهترین و پایدارترین روش تولید نانوذرات نقره انجام شدند.
نتایجاز بین دو روش به کارگرفته شده در تولید نانوذرات نقره، با بررسی رنگ قهوه ای تیره و پیک قوی 420 نانومتر حاصل از طیف سنجی UV-Vis، روش بیومس تر در غلظت 1 میلی مولار در زمان صفر نسبت به روش جوشاندن، بیشترین میزان جذب را داشت. نتایج حاصل از FTIR، تولید موفق نانوذرات نقره را با استفاده از بیومس تر سیانوباکتری Nostoc sp. در غلظت 1 میلی مولار نیترات نقره در زمان صفر به صورت یک روش ایمن و زیستی سریع، سازگار با محیط زیست، کم هزینه و منطبق با اصول شیمی سبز نشان دادند. همچنین، نتایج حاصل از FTIR نشان دادند نانوذرات نقره بیوسنتزشده، پوشش پروتیینی داشتند که در احیای نانوذرات نقره و پایداری آنها نقش عمده ای دارند. نتایج حاصل از DLS، اندازه نانوذرات تولیدی را 28 تا 50 نانومتر و میانگین اندازه نانوذرات نقره را 1/16 نانومتر مشخص کردند. نتایج حاصل از میکروسکوپ SEM، اندازه نانوذرات تولیدی را 28 تا 50 نانومتر و از لحاظ مورفولوژی کروی تشخیص دادند. همچنین نتایج حاصل از آنالیز واریانس یک طرفه و آزمون توکی، قدرت ممانعت کنندگی چشمگیر نانوذرات نقره را در مقابل باکتری های Staphylococcus aureus، E.coli و Pseudomonas aeruginosa نشان دادند.
بحث و نتیجه گیری:
استفاده از سیانوباکتری Nostoc sp. می تواند به عنوان یک سویه بالقوه در تولید نانوذرات نقره با خواص و کارایی منحصربه فرد برای کاربردهای مختلف در پزشکی، صنایع و غیره به کار آید.
کلیدواژگان: سیانوباکتری Nostoc sp، ترکیبات زیست فعال، بیوسنتز سبز نانوذرات نقره، FTIR، SEM، DLS -
صفحات 69-79مقدمه
استافیلوکوکوس اوریوس به ویژه استافیلوکوکوس اوریوس مقاوم به متی سیلین (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus یا MRSA) یکی از مهم ترین عوامل عفونت جامعه و بیمارستان است و امروزه به دلیل مقاومت به داروهای ضدمیکروبی به یکی از نگرانی های عمده سلامت تبدیل شده است. هدف از مطالعه حاضر بررسی فراوانی ژن vanA در جدایه های استافیلوکوکوس اوریوس مقاوم به متی سیلین (MRSA) جداشده از نمونه های زخم بستر است.
مواد و روش ها:
در مطالعه حاضر، 80 جدایه بالینی از بیماران مبتلا به زخم بستر در بیمارستان های لقمان حکیم، ایرانمهر و مرکز زخم تهران جمع آوری شد. نمونه ها با استفاده از تست های استاندارد آزمایشگاهی و مقاومت به دیسک سفوکسیتین (30 میکروگرم) و بررسی حضور ژن mecA تعیین هویت شدند. مقاومت جدایه های استافیلوکوکوس اوریوس مقاوم به متی سیلین به آنتی بیوتیک های مختلف به کمک روش انتشار از دیسک بررسی شد. حضور ژن vanAدر این جدایه ها با استفاده از پرایمرهای اختصاصی و روش واکنش زنجیره ای پلیمراز (Polymerase chain reaction یا PCR) بررسی شد.
نتایجاز 80 جدایه بررسی شده، 29 جدایه به عنوان استافیلوکوکوس اوریوس مقاوم به متی سیلین شناخته شد که بیشترین مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک های کلیندامایسین و اریترومایسین و کمترین مقاومت به لینزولید به ترتیب با 75/82 درصد، 875/82 درصد و 8/13 درصد مشاهده شد. ژن vanA در تمام جدایه های استافیلوکوکوس اوریوس مقاوم به متی سیلین تشخیص داده شد. در حدود 41/72 درصد از جدایه ها مقاومت چندگانه آنتی بیوتیکی گزارش شد.
بحث و نتیجه گیری:
فراوانی ژن vanA در جدایه های استافیلوکوکوس اوریوس مقاوم به متی سیلین افزایش یافته است و وجود مقاومت بالا و چندگانه جدایه های استافیلوکوکوس اوریوس مقاوم به متی سیلین نسبت به آنتی بیوتیک های رایج باید به عنوان یک موضوع جدی شایان توجه قرار گیرد.
کلیدواژگان: استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین، ژن vanA، عفونت بیمارستانی -
صفحات 81-97مقدمه
استفاده از روش های کارآمد و دوستدار محیط زیست برای اصلاح خاک های آلوده به فلزات بالقوه سمی و خطرناک نقش حیاتی در تامین سلامت عمومی دارد. مطالعه حاضر با هدف بررسی قابلیت بایوسورفکتانت به دست آمده از باکتری مقاوم به کادمیم در حذف کادمیم از خاک آلوده به صورت طرح آماری کاملا تصادفی و در سه تکرار اجرا شد.
مواد و روش ها:
سه جدایه باکتری بومی شامل باسیلوس پومیلوس، آلکانیوراکس دیزلولی و مارینوباکتر هیدروکربنوکلاستیکوس ازنظر میزان مقاومت به سطوح مختلف آلودگی به غلظت های مختلف کادمیم مطالعه شدند. به منظور ارزیابی ظرفیت تولید بایوسورفکتانت توسط جدایه برتر باکتری، چهار آزمون شامل گسترش لکه نفت، انهدام قطره نفتی، فعالیت امولسیون کنندگی و فعالیت همولیتیک بررسی شدند. سپس به منظور مطالعه میزان حذف کادمیم از خاک آلوده، سه تیمار شامل جدایه باکتری برتر، بایوسورفکتانت تولیدی توسط آن و شاهد به خاک آلوده اضافه شدند.
نتایجبا کاربرد باکتری مارینوباکتر هیدروکربنوکلاستیکوس به عنوان جدایه باکتری برتر و بایوسورفکتانت تولیدی توسط آن در خاک آلوده به کادمیم مشاهده شد تیمار بایوسورفکتانت به طور معنی داری در مقایسه با سایر تیمارها قابلیت بیشتری در حذف کادمیم از خاک آلوده دارد. همچنین، تفاوت معنی داری میان تیمار باکتری مارینوباکتر هیدروکربنوکلاستیکوس با تیمار شاهد مشاهده نشد.
بحث و نتیجه گیری:
به طور کلی نتیجه گیری می شود بایوسورفکتانت تولیدشده توسط مارینوباکتر هیدروکربنوکلاستیکوس پس از کالیبراسیون محلی و همچنین تکرار و اجرای آزمایش در شرایط طبیعی، با اطمینان بیشتری می تواند به عنوان اصلاح کننده خاک های آلوده به کادمیم استفاده شود.
کلیدواژگان: آلودگی خاک، بایوسورفکتانت، کادمیم، مارینوباکتر هیدروکربنوکلاستیکوس -
صفحات 99-112مقدمه
آلودگی نفتی در خلیج فارس یکی از معضلات اساسی این محیط مهم دریایی است. امروزه استفاده از روش های تجزیه زیستی برای حذف این آلودگی های نفتی در محیط های دریایی شایان توجه قرار گرفته است. هدف از این تحقیق مقایسه دو روش اثر تحریک زیستی و تقویت زیستی برای رفع آلودگی رسوبات آلوده شده به نفت خام در خلیج فارس است.
مواد و روش ها:
در این تحقیق برای درک کارایی اثرات تحریک زیستی و تقویت زیستی روی جمعیت میکروبی رسوبات جزیره خارک شش نوع میکروکازم طراحی شد. شاخص هایی همچون کمیت تجزیه کننده ها، هتروتروف ها و میزان تجزیه نفت خام در زمان های گوناگون بررسی شدند و درنهایت با روش گاز کروماتوگرافی تجزیه پذیری در طول زمان سنجش شد.
نتایجنتایج حاصل از این تحقیق نشان دادند میکروکازم ترکیبی تحریک زیستی و تقویت زیست (SB) با داشتن کمیت باکتری های هتروتروف برابر با 106×9/3 و تجزیه کننده برابر با 106×1 دارای بیشترین کمیت و دینامیک جمعیتی در میکروکازم های مطالعه شده است و کمترین کمیت باکتری های هتروتروف با ارزش عددی 104×1 مربوط به رسوبات طبیعی است. نتایج آماری حاصل از این تحقیق ثابت کردند رابطه معنی داری بین نوع روشی که برای تجزیه زیستی انتخاب شده است، با زمان نمونه برداری و کمیت جمعیت دینامیکی وجود دارد و درنهایت با افزایش زمان گرمخانه گذاری تجزیه زیستی نفت در همه میکروکازم ها افزایش چشمگیری داشت (95 درصد)؛ اما بهترین تجزیه زیستی نفت مربوط به میکروکازم تلفیقی تحریک زیستی و تقویت زیستی بود.
بحث و نتیجه گیری:
با به کارگیری نوع روش احیای زیستی برحسب ماهیت رسوبات آلوده می توان به کمک روش های زیستی رسوبات آلوده به نفت را احیا و به ثبات اکوسیستم های دریایی کمک کرد.
کلیدواژگان: آلودگی نفتی، تحریک زیستی، ارزیابی زیستی، میکروکازم
-
Pages 1-12Introduction
Today, the treatment has been more difficult because the resistance of human opportunistic pathogens including the urinary tract infections bacteria increased against a wide range of antibiotics.
Materials and MethodsIn this study, Pseudomonas aeruginosa was isolated from environmental surfaces and then the presence of a gene related to pigment biosynthesis was confirmed by PCR. Pyocyanin pigment was extracted by chloroform and its purity was confirmed by the TLC method. Bacteria causing urinary tract infections including Staphylococcus saprophyticus, Escherichia coli, Enterococcus sp. and Klebsiella sp. were collected and the antimicrobial effect of this pigment was investigated by disk placement and well-diffusion methods on each of the above bacteria.
ResultsThe results of this study showed that the highest sensitivity to pyocyanin pigment extract was related to Staphylococcus saprophyticus and Enterococcus sp. in disk placement and well-diffusion methods. The diameter of the growth inhibition zone without considering the effect of chloroform for both bacteria was 4 and 2 mm in the disk placement method and 4 and 3 mm in the well-diffusion method, respectively. Therefore, pyocyanin pigment had a greater antimicrobial effect on gram-positive bacteria than gram-negative bacteria.
Discussion and ConclusionIn this study, pigment-producing bacteria were isolated from environmental surfaces due to their lower probability of pathogenicity for humans than strains isolated from clinical samples that have been used in most studies for pigment extraction. Therefore, these strains can be a better option for extracting pyocyanin pigment as an antimicrobial matter that can be replaced with antimicrobial agents and synthetic antibiotics.
Keywords: Pseudomonas aeruginosa, Pyocyanin, Urinary tract infection -
Pages 13-25Introduction
Probiotic bacteria, including lactobacilli, are known to prevent many cancers. In this regard, the present study aimed to evaluate the anti-cancer effects of Lactobacillus cytoplasmic extract isolated from dairy products in Guilan province on the HT-29 colon cancer cell line.
Materials and MethodsIn this study, Lactobacillus bacteria were isolated and identified from dairy products based on conventional culture and biochemical methods. Then, using specific primers, the 16S rRNA gene of the bacteria was amplified and the confirmed samples were compared with the sequences in NCBI after sequencing. Different concentrations of 0.5, 0.75, 1, 1.5, and 2 mg/mL were made from the cytoplasmic extract of the selected strain. Finally, the cytotoxicity effects of Lactobacillus cytoplasmic extract on cancer HT-29 and normal HUVEC cell lines were investigated by the MTT method.
ResultsThe results of the MTT assay showed that the cytoplasmic extract of Lactobacillus dose-dependently reduced the survival and proliferation of colon cancer cells at 24 h, with the highest inhibitory effect at 2 mg/ml. Concentrations of 1, 1.5, and 2 mg/mL decreased cell viability by 50±4.87%, 40±8.61%, and 25±5.80%, respectively. The IC50 value of the cytoplasmic extract was 1.43 mg/mL for the HT29 cells. Also, cytotoxic effects on the normal HUVEC cell line were not observed.
Discussion and ConclusionAccording to the results of the study, the cytoplasmic extract of Lactobacillus isolated from dairy products reduced the growth of HT-29 cancer cells, which with further studies can be used as a biological product in the treatment and prevention of colon cancer.
Keywords: Probiotics, Lactobacillus, Anti-cancer, HT-29 -
Pages 27-50Introduction
It has been more than two years since the outbreak of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in Wuhan, China. The SARS-CoV-2 has created an unprecedented pandemic (COVID-19) in the modern era and challenged all the scientific, economic, and social structures of the world. Extensive worldwide research has been conducted to study the structure and function of the SARS-CoV-2 spike protein since the beginning of the pandemic. The role and importance of spike protein in the introduction of SARS-CoV-2 into human cells has been proven. Among the important and effective factors in controlling the Covid-19 pandemic is understanding the structural changes of spike protein in different variants of the virus and the effectiveness of drugs and vaccines against new SARS-CoV-2 variants. Due to the great importance of spike protein SARS-CoV-2, it was tried to study its structure and interaction with cellular receptors using bioinformatics tools in this study. Furthermore, the effects of different SARS-CoV-2 variants on existing drugs and vaccines were reviewed.
Materials and MethodsThe bioinformatics methods and molecular docking was used to study the binding function of spike protein to its various cellular receptors in the human body. HDOCK web server was used to perform the molecular docking process and in the next step, the PDBsum web server was used for post-docking checks and to ensure the accuracy of the obtained data. PyMOL software was also used to study and visualize replacement and deletion mutations in the spike protein.
ResultsExtensive mutations in the spike protein in the omicron variant indicate a redesign in the spike protein. These massive mutations cause extensive changes in the structure and function of the spike protein. The data obtained from molecular docking and comparing the energy level (docking score) of spike protein binding of different variants of the virus with different cellular receptors indicate a high tendency of the spike protein to bind, with lower energy levels and more stable, to KREMEN1 receptor than the main ACE2 receptor. The level of spike protein binding energy levels of different virus variants was almost similar to other receptors (except the KREMEN1 receptor) or slightly different from the spike protein binding energy levels with the main ACE2 receptor.
Discussion and ConclusionThere is not much difference in the tendency of spike protein binding of emerging and important variants of the virus (main, alpha, delta, and omicron) to ACE2 receptor, but the tendency to bind to KREMEN1 receptor is increasing and has reached its peak in the delta variant. The energy level of the spike protein binding to the KREMEN1 receptor is significantly negative compared to other receptors, indicating greater binding and stability. Also, considering the level of energy received from the HDOCK web server, it can be concluded that although the ACE2 receptor is the main receptor for the spike protein, other receptors can still bind to the spike protein with good stability. Based on the available information, so far there have been no reports of docking between spike protein and other non-main spike protein receptors (AXL, ASGR1, KREMEN1). Therefore, more comprehensive research is needed to confirm or refute these findings.
Keywords: SARS-CoV-2, Spike, ACE2 receptor, Mutation, New variants, Bioinformatics -
Pages 51-68Introduction
Today, the production of green silver nanoparticles by cyanobacteria as antimicrobial agents is widely used in medical and therapeutic industries. In this study, considering that so far no study has been conducted to investigate the potency of cyanobacteria Nostoc sp. as aquatic water belonging to the freshwater of Golestan province, we decided to evaluate the potential of this strain in the biosynthesis of silver nanoparticles by performing different techniques.
Materials and MethodsAfter the growth and molecular identification of cyanobacteria Nostoc sp. in the BG-110 culture medium in the growth chamber, two wet biomass and boiling methods were used to produce silver nanoparticles. Then, by inoculating wet biomass at concentrations of 1, 2, and 3 mM silver nitrate and comparing color change, UV-Vis spectroscopy peaks, and measuring stability at 0, 12, 24, and 48 hours, the most efficient method of silver nanoparticle biosynthesis was selected. In addition, instrumental analysis of Raman and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, Dynamic Light Scattering (DLS), Scanning Electron Microscopy (SEM), and antimicrobial disk antimicrobial properties for the best and most stable nanoparticle production method was done.
ResultsAmong the two methods used in the production of silver nanoparticles, by examining the dark brown color and the strong 420 nm peak obtained from UV-Vis spectroscopy, the wet biomass method at a concentration of 1 mM at zero time had the highest adsorption compared to the boiling method. The results of FTIR showed successful production of silver nanoparticles using wet biomass of cyanobacterium Nostoc sp. at a concentration of 1 mM silver nitrate at time zero as a safe and biodegradable method, environmentally friendly, low cost, and in accordance with the principles of green chemistry. In addition, the results of FTIR showed that biosynthesized silver nanoparticles had a protein coating that plays a major role in the reduction and stability of silver nanoparticles. The DLS results showed that the nanoparticles produced were between 28 and 50 nanometers in size and the average size of silver nanoparticles was 16.1 nanometers. The results of SEM microscopy showed that the size of the produced nanoparticles was between 28 and 50 nm in terms of spherical morphology. Also, the results of the one-way analysis of variance and Tukey test showed significant inhibitory power of silver nanoparticles against Staphylococcus aureus, E. coli, and Pseudomonas aeruginosa.
Discussion and ConclusionCyanobacteria Nostoc sp. can be used as a potential factor in the production of silver nanoparticles with unique properties and performance for various applications in medicine, industry, etc.
Keywords: Cyanobacteria Nostoc sp, Bioactive compounds, green biosynthesis of silver nanoparticles, FTIR, SEM, DLS -
Pages 69-79Introduction
Staphylococcus aureus, especially Methicillin-Resistant Staphylococcus aureu, (MRSA) is one of the major causes of nosocomial and community-acquired infections. Nowadays, it is known as a health problem in the world due to its resistance to most antibiotics. The present study aimed to determine the prevalence of the vanA gene in MRSA isolated from patients with bedsores.
Materials and MethodsIn the current study, 80 clinical isolates were collected from patients with bedsores at Loghman-e Hakim Hospital, Iranmehr Hospital, and Tehran Wound Center. The samples were identified using standard laboratory tests and resistance to cefoxitin disk (30µg) and evaluating the presence of the mecA gene. The resistance of the MRSA isolates to different antibiotics was checked using the disc diffusion method. The presence of the vanA gene in these isolates was investigated using specific primers and polymerase chain reaction (PCR).
ResultsOf the studied isolates, 29 isolates were identified as methicillin-resistant. The highest antibiotic resistance level was observed against erythromycin and clindamycin. The lowest antibiotic resistance level was determined against linezolid with 82.75%, 82.75%, and 13.8% respectively. The vanA gene was detected in all of the MRSA isolates. Also, multidrug resistance (MDR) was observed in almost 72.41% of isolates.
Discussion and ConclusionThe prevalence of the vanA gene has increased in MRSA isolates. In this regard, high and multiple isolates of Staphylococcus aureus resistant to common antibiotics should be considered a serious matter.
Keywords: methicillin-resistant Staphylococcus aureus, the vanA Gene, nosocomial infections -
Pages 81-97Introduction
Using efficient and environment-friendly techniques for the remediation of potentially toxic and harmful metals in contaminated soils plays a vital role in public health. The present study was conducted to assess the efficiency of the biosurfactant produced by the tolerant bacteria to cadmium (Cd) for the removal of Cd from contaminated soil as a completely randomized design with three replications.
Materials and MethodsThree native strains of bacteria including Bacillus pumilus, Alcanivorax dieselolei, Marinobacter hydrocarbonoclasticus were studied in terms of resistance to different levels of Cd contamination. In order to evaluate the production capacity of biosurfactants in the superior strain, 4 tests of emulsification measurement, oil spreading, drop collapsing, and hemolytic activity were used. Then, to investigate the amount of Cd removal from the contaminated soil, three treatments including the superior strain, the biosurfactant produced by it, and the control soil (i.e., without the strain and biosurfactant) were added to the contaminated soil.
ResultsBy applying Marinobacter hydrocarbonoclasticus as the superior strain and the biosurfactant produced by it to the Cd contaminated soil, it was observed that the biosurfactant treatment significantly had more ability on Cd removal from the soil compared to other treatments. Also, there was no significant difference between the Marinobacter hydrocarbonoclasticus and the control treatment.
Discussion and ConclusionIn general, it is concluded that after local calibration and also repeating and performing the experiment in natural conditions, the biosurfactant produced by Marinobacter hydrocarbonoclasticus can be more reliably used as a conditioner for the soils contaminated with Cd.
Keywords: Soil Contamination, Biosurfactant, Cadmium, Marinobacter hydrocarbonoclasticu -
Pages 99-112Introduction
Crude oil pollution in the Persian Gulf is a major problem in this important marine environment. Today, the use of biological degradation methods to remove these pollutants is considered. The purpose of the present study is to compare the two methods of biological stimulation and biological enhancement for the degradation of sediments contaminated with crude oil in the Persian Gulf.
Materials and MethodsIn this research, six types of microcosms were designed to understand the effectiveness of biostimulation and bioaugmentation on the microbial population of Khark Island sediments. Indicators such as the quantity of degrader, heterotrophs, and the rate of crude oil degradation were investigated at different times and finally, the degradation over time was measured by the Gas Chromatography method.
ResultsThe results of this study showed that the combined microcosm of biostimulation and bio-augmentation (SB) with the amount of heterotrophic bacteria (equal to 3.9 x 106) and degrader (equal to 1 x 106) had the highest quantity. Population dynamics in microcosms were also studied and the lowest quantity of heterotrophic bacteria with a numerical value of 1x104 was related to natural sediments. The statistical results of this research proved that there is a significant relationship between the type of method chosen for biodegradation with the sampling time and the quantity of the dynamic population, and finally, with the increase of incubation time, the biodegradation of oil in all microcosms increased significantly (95%), but the best biodegradation of oil was related to the integrated microcosm of biostimulation and bio-augmentation.
Discussion and ConclusionBy using the type of biological remediation method according to the nature of the contaminated sediments, oil-contaminated sediments can be rehabilitated with the help of biological methods and contribute to the stability of marine ecosystems.
Keywords: Oil pollution, biological stimulation, biological assessment, Microcosm