فهرست مطالب

زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس - سال چهارم شماره 2 (پیاپی 6، پاییز و زمستان 1392)

نشریه زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس
سال چهارم شماره 2 (پیاپی 6، پاییز و زمستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/09/23
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سهیلا طالش ساسانی، بهرام محمدسلطانی*، مهرداد بهمنش، ناصر صفایی صفحات 1-8

    سوختگی غلاف برنج که توسط قارچ Rhizoctonia solani ایجاد میشودیکی ازمخرب ترین بیماری های برنج درسرتاسرجهان است. روش متداول مبارزه بااین بیماری استفاده ازقارچ کش هااست که مشکلات جدیدی درپی دارد. بنابراین آشنایی با مکانیسم های سلولی ومولکولی میانکنش ما بین پاتوژن ومیزبان درمدیریت بیماری وبه کارگیری روش های موثر کنترل بیماری ضروری می باشد. دراین تحقیق باا ستفاده ازابزار بیوانفورماتیک وRT-PCR ژن کدکننده پروتئین پیتا(Pita)درسه سویه جغرافیایی مختلف، R1، A2 وT2 ازایران، شناسایی شد. توالی های ابتدای '' 5 ازژن پیتا درسویه های موردمطالعه درنواحی اینترونی 100٪ ودرنواحی اگزونی 99٪ تشابه داشتندکه احتمال دخا لت این ژن دربیماری زایی را مطرح می سازد. ازسوی دیگر احتمال ترشحی بودن آن با استفاده از مطالعه بیوانفورماتیک و نرم افزار SignalP پیش بینی شد که باتوجه به شباهت زیاد(98٪) آن با ژن پیتادر Magnaporthe oryzae احتمال افکتور بودن این ژن در ریزوکتونیا را افزایش می دهد. برای اطمینان از این امر، تعیین توالی کامل ژن ومطالعه بیان آن در میانکنش گیاه- پاتوژن پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: Rhizoctonia solani، پپتید راهنما، بلاست برنج، افکتور
  • خسرو خلیفه، سیده اکرم شیردل، مهسا عالمی صفحات 9-22
    با بهینه سازی دستگاه طیف سنج جرمی و توسعه پایگاه های اطلاعاتی و ابزار بیوانفورماتیک توام با ظهور نانوتکنولوژی در دهه 1990 میلادی، تحولی عظیم و شگرف در زیست شناسی ملکولی صورت گرفته و چشم اندازهای جدیدی در زیست شناسی ملکولی، پزشکی، کشاورزی، علوم محیط زیست، داروسازی و... پیدا شد که مهمترین آن ها نگاه شبکه وار به کل سیستم زنده و حل مسائل زیستی در سطح کل سیستم به عنوان یک ماهیت به هم پیوسته متشکل از شبکه میانکنش دهنده ای از ژن ها، پروتئین ها و واکنش های بیوشیمیایی مختلف است. علاوه بر این، از اتحاد نانوفناوری و زیست شناسی، نانوزیست فناوری پا به عرصه وجود گذاشت.
    در این مقاله، مفاهیم برخی موضوعات اصلی در زیست شناسی به زبانی ساده بازگو شده است. موضوعات مورد بحث در این مقاله شامل مبانی پروتئومیکس و توصیفی نظام مند از حوزه های مختلف مطالعاتی در آن است. پس از یک مرور مختصر بر اصول فیزیکی نانو فناوری، کاربرد یکی از محصولات آن به نام کوانتوم دات در زیست شناسی و مخصوصا در مطالعات پروتئومیکسی مورد بحث قرار داده شده است. این مقاله در برگیرنده اصول کلی و کاربردهای عمده حوزه های نوظهور در زیست شناسی می باشد.
    کلیدواژگان: طیف سنجی جرمی، بیوانفورماتیک، نانوفناوری، زیست شناسی شبکه وار، کوانتوم دات
  • مریم خیراندیش، محمد علی اسداللهی، اعظم جیحانی پور، کیخسرو کریمی، حمید ریسمانی یزدی صفحات 23-28
    با افزایش آگاهی درباره اثرات شدید و مضر آلودگی محیط زیست، گرمایش جهانی و محدودیت های سوخت های فسیلی تلاش زیادی برای تولید انرژی های تجدیدپذیرمانند اتانل و بوتانل صورت گرفته است. علاوه بر مصارف سوختی، در صنعت از بوتانل برای تولید نرم کننده ها، لیکور(لاک الکلی)، پوشش ها، پاک کننده ها و سیالات هیدرولیکی جهت استفاده در ترمز اتومبیلها استفاده می شود. بیوبوتانل صنعتی به وسیله فرایند تخمیر با استفاده از باکتری کلستریدیوم استوبیوتیلیکام در شرایط بی هوازی تولید می شود. بسته به طبیعت کربوهیدرات و مواد مغذی که در اختیار این باکتری قرار می گیرد، نسبت تولید حلال ها(استن،اتانل وبوتانل) متنوع می باشد. دراین پژوهش تاثیر نوع مواد مغذی و غلظت های مختلف گلوکز جهت تولید بوتانل توسط این باکتری بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکام برای تولید حلال به ویتامین های بیوتین، تیامین و پارا آمینوبنزوئیک اسید و همچنین به حضور یون های منیزیم، آهن، منگنز، فسفات و آمونیوم استات به مقدار بسیار جزئی در کنار عصاره مخمر نیاز دارد و در عدم حضور این مواد، با وجود رشد مناسب باکتری، میزان حلال تولیدی به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد. همچنین غلظت گلوکز بهینه جهت حداکثر تولید حلال g/l 40 می باشد که در این غلظت حداکثر بوتانل تولیدی g/l7/6 و حداکثر حلال تولیدی g/l 5/10 با بازده 26.25% می باشد.
    کلیدواژگان: بوتانل، کلستریدیوم استوبوتیلیکام، تخمیر، مواد مغذی، غلظت گلوکز
  • اسمعیل رحیمی، مهرداد بهمنش، مریم نیکخواه، ایمان صادقی صفحات 29-38
    آنزیم آدنوزین تری فسفات سولفوریلاز (ATPS) دربسیاری از انواع موجودات وجود دارد. نقش های فیزیولوژیکی مختلفی در موجودات مختلف به آنزیم ATPS نسبت داده شده که می توان به جذب و احیای سولفات و بازیابی پیروفسفات اشاره کرد. همچنین آنزیم دارای کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی متنوعی است. هدف این مطالعه کلون و بیان ژن تولید کننده پروتئین نوترکیب ATPS ازیک سوش ژئو باسیلوس ایرانی بود. بعد از جداسازی و تعیین سوش باکتری ژئوباسیلوس کواستافیلوس، DNA ژنومی آن استخراج شد. با استفاده از پرایمرهای اختصاصی ژن ATPS، ژن مورد نظر از رویDNA ژنومی تکثیر شد. نتیجه انجام PCR ژن ATPS به صورت یک باند 1188 جفت بازی بر روی ژل آگاروز مشاهده شد. سپس محصول PCR تخلیص و داخل وکتور کلونینگ کلون شد. باند مربوطه پس از کلونینگ توالی یابی شد و نتیجه بررسی همولوژی آن در بانک اطلاعاتی NCBI تایید کرد که قطعه کلون شده مربوط به ژن ATPSاست. ژن مورد نظر در پلاسمید بیانی pET 28a ساب کلون شد. امکان بیان پروتئین نوترکیب ATPS در باکتری BL21(DE3)ازروی ORF کلون شده با استفاده از ژل SDS-PAGEبررسی شد. آنالیز پروتئین بیان شده بر روی ژل SDS-PAGE یک باند 47.5 کلیو دالتونی را نشان داد. سنجش فعالیت آنزیمی پروتئین مورد نظر به روش لومینسانس ATP نشان داد که پروتئین نوترکیب دارای فعالیت می باشد. این اولین مطالعه در رابطه با کلون، بیان و تعیین فعالیت آنزیمی ژن ATPS از باکتری ژئوباسیلوس کواستافیلوس می باشد.
    کلیدواژگان: آدنوزین تری فسفات سولفوریلاز (ATPS)، پیروفسفات، ژئوباسیلوس کواستافیلوس، پروتئین نوترکیب و لومینسانس ATP
  • پریسا قاسمی، رسول خلیل زاده، محمدرضا معصومیان صفحات 39-48
    امروزه مواد زیستی، کاربردهای وسیعی در صنایع مختلف پیدا کرده است. در این راستا مولکول های زیستی با قابلیت های مختلف شناسایی شده اند که یکی از آنها باکتریورودوپسین می باشد. باکتریورودوپسین در غشاء ارغوانی هالوباکتریوم سالیناریوم یافت می شود. باکتریورودوپسین به جهت پایداری و خواص مختلف آن از جمله خاصیت پمپ پروتونی، کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. یکی از مهم ترین مراحل تولید صنعتی و نیمه صنعتی باکتریورودوپسین، جداسازی وخالص سازی غشاء ارغوانی می باشد. در این پژوهش پس از کشت هالوباکتریوم سالیناریوم، جداسازی باکتریورودوپسین بر اساس روش یوسل انجام شد. برای تولید باکتریورودوپسین در مقیاس نیمه صنعتی، روش بهبود یافته با جایگزینی روش مکانیکی به جای روش آنزیمی جهت تخریب DNAو استفاده از شوک اسمزی به جای دیالیز طراحی و اجرا شد؛ این روش منجر به کاهش زمان و هزینه جداسازی نسبت به روش یوسل گردید. نتایج حاصل از روش بهبود یافته با روش یوسل مقایسه شد. میزان آلودگی غشاء ارغوانی به DNA در هر دو روش زیر 5 درصد می باشد. درصد خلوص برای روش بهبود یافته، 1±67 و برای روش یوسل 4±68 درصد محاسبه گردید که نشان دهنده خلوص برابر برای هر دو روش می باشد. میزان باکتریورودوپسین برای روش بهبود یافته به ازای هر لیتر کشت برابر 4/0±2/8 میلی گرم و برای روش یوسل 6/0±1/8 میلی گرم بدست آمد. سنجش میزان فعالیت به روش کویاما نشان داد که برای هر دو روش با مقدار برابرباکتریورودوپسین، تغییر pH به اندازه 1 واحد می باشد. بنابراین روش بهبود یافته در این پژوهش توانسته است با حفظ خصوصیات باکتریورودوپسین زمان و هزینه جداسازی را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: هالوباکتریوم سالیناریوم، غشاء ارغوانی، باکتریورودوپسین، پمپ پروتون
  • شیرین جلیلی، صادق حسن نیا، سیده شیرین شاهنگیان، محمد محمدی، سید شهریار عرب، رضا حسن ساجدی، خسرو خواجه، منوچهر میرشاهی صفحات 49-64
    یکی از امید بخش ترین روش های درمان سرطان، القاء آپوپتوز در سلول های سرطانی است. به همین منظور، چندین آگونیست علیه گیرنده مرگ 5 (DR5) تولید شده است، که تحت ارزیابی بالینی قرار دارند. اساسا، با فعال شدن DR5 در سلول های سرطانی القاء آپوپتوز در مسیرهای داخلی و خارجی آغاز می گردد. این گیرنده در بخش خارج سلولی خود دارای چندین دومن عملکردی است، که در بین آنها دومن های غنی از سیستئین (CRDs) آن نقش کلیدی در القاء آپوپتوز با واسطه ی اتصال به TRAIL دارند. اخیرا مشخص شده است، اتصال آنتی بادهای منوکلونال آگونیست به دومن دیگری از ناحیه ی -N ترمینال DR5 نیز می تواند آپوپتوز را القا کنند.
    دومن های متغیر مشتق شده از زنجیره ی سنگین آنتی بادی های شتری به نام VHHها یا نانوبادی ها، کوچکترین قطعات مقاوم و کارآمدی هستند، که قادرند به آنتی ژن ها متصل شوند. این ویژگی های منحصر به فرد VHH ها، باعث شده است که آنها کاندیداهای مناسبی برای تشخیص و درمان محسوب شوند.
    در این تحقیق با استفاده از تکنیک نمایش فاژی و ایمن کردن شتر با پپتید حاوی بخش اپی توپی (1ITQQDLAPQQRA12)، کتابخانه ژنی حاوی VHH شتری ساخته شد. با غربالگری این کتابخانه فاژی، در طی مراحل غنی سازی موفق به جداسازی سه متصل شونده با تمایل بالا به این اپی توپ واقع در ناحیهNTR شدیم. با در نظر گرفتن نقش کلیدی این اپی توپ در القاء آپوپتوز، متصل شونده های انتخاب شده، می توانند کاندیداهای مناسبی برای راه اندازی آپوپتوز در سلول های سرطانی متفاوت باشند.
    کلیدواژگان: نمایش فاژی، گیرنده مرگ 5، نانوبادی، آپوپتوز
  • ساناز ابراهیمی سامانی، سیدمحسن اصغری، زهرا سراج، خسرو خواجه، سامان حسین خانی صفحات 65-73
    نانوذرات زیست تخریب پذیر پلی مری به دلیل انکپسوله شدن بهتر، رهاسازی کنترل شده، سمیت پایین و در دسترس بودن زیستی در انتقال دارو بسیار مورد توجه اند. انکپسوله شدن مواد دارویی در نانوذرات پلی مری می تواند اثرات درمانی چنین ترکیباتی را بهبود دهد. پلی مرها به دو دسته ی طبیعی و سنتزی تقسیم می شوند. کیتوزان به عنوان یک پلی مر طبیعی می تواند کاربردهای زیادی را در دارورسانی داشته باشد. هدف این مطالعه بهینه سازی تولید نانوذرات کیتوزان برای استفاده در انتقال دارو می باشد. نانوذرات کیتوزان بر اساس روش ionic gelation تهیه و تعیین ویژگی شدند. مورفولوژی نانوذرات تشکیل شده و توزیع اندازه ی ذره، بار سطحی و شاخص پراکندگی (PDI) آنها تعیین شدند. طیف FTIR در مورد نمونه های لیوفیلیزه ثبت شد و تشکیل نانوذرات را اثبات کرد. تحقیق حاضر نشان داده که اندازه ی ذرات و پتانسیل زتا را می توان با تغییر شرایط از جمله استفاده از نسبت های مختلف وزنی و حجمی کیتوزان و تنظیم pH کنترل نمود.
    کلیدواژگان: نانوذره کیتوزان، اندازه، پتانسیل زتا
|
  • Soheila Talesh Sasani, Bahram Mohammad Soltani, Mehrdad Behmanesh, Naser Safaie Pages 1-8

    Sheath blight، caused by Rhizoctonia solani AG1-IA، is one of the most destructive disease. Conventional methods of disease control using fungicides may develop new problems. Therefore، understanding molecular mechanisms of plant–pathogen interaction is necessary to adopt effective approaches for managing the disease. Here for the first time، by using bioinformatics tools and RT-PCR analysis and sequencing confirmed the presence of a Magnaporthe oryzae Avr-pita gene orthologous sequence designated as Rhiz-pita1 gene in three different geographic isolates of R. solani AG1- IA (A2،R1 and T2) genome. SignalP program predicted a secretion signal upstream of Rhiz-pita1 gene. Nucleotide sequences of 5'' region of Rhiz-pita1 gene from geographical isolates showed 99% identity in exons and 100% in introns which are characteristics of fast evolving effector proteins. Also، 98% homology between Rhiz-pita and M. oryza-pita1gene suggests that Rhiz-pita encodes an effector protein. Howevere، more researchs are necessary to confirm of this suggestion.

    Keywords: Rhizoctonia solani, signal peptide Rice blast, Effector
  • Khosrow Khalifeh, Seyedeh Akram Shirdel, Mahsa Alemi Pages 9-22
    With the instrumentation of Mass Spectrometry (MS) and advances carried out in bioinformatic tools and databases، along with birth of nanotechnology in 1990s، biology experienced a dramatic revolution and new perspectives were found in molecular biology and medicine، agriculture، environmental sciences and pharmatiuticals. The most important one is systematic look at the entire organism and solving biological problems at the level of entire system viewed as an integrated and interacting network of genes، proteins and biochemical reactions (Systems Biology). In addition، union of biology and nanotechnology result in creation of nanobiotechnology. This paper provides an easy-to-read guide to the concepts of some of the major topics in today’s biology. Topics discussed here، include fundamentals of proteomics and systematic descriptions of the various types of studies in proteomics. After a brief review on the physical principles of nanotechnology، the application of one of its products، known as quantum dot in biology and particularly، proteomics studies، were discussed. This account covers the general principles and applications of new emerging fields in biology.
    Keywords: Mass Spectrometry, Bioinformatics, nanotechnology, systems Biology, quantum dot
  • Maryam Kheyrandish, Mohammad Ali Asadollahi Pages 23-28
    In the last decades، increasing petroleum prices، diminishing oil resources، incessant fluctuations in the oil prices and concerns about global shortage of energy resources have boosted research on production and commercialization of biofuels، e. g.، ethanol and butanol، obtained from renewable resources. Besides its application as a fuel، butanol has found numerous industrial applications for the production of plasticizers، lacquers، coatings، detergents، and brake fluids. Biobutanol، together with acetone and ethanol، can be produced in industrial scale by a process called Acetone Butanol Ethanol (ABE) fermentation in anaerobic condition using Clostridium acetobutylicum bacterium. The nature of the carbohydrate and nutrients in the fermentation can affect the ratio of solvents obtained in the ABE fermentation process. In this research، influence of various nutrients and glucose concentrations on the production of butanol by this bacterium was investigated. Results showed that presence of biotin، thiamine، para-amino-benzoic acid، and yeast extract as well as several ions including Mg، Fe، Mn، phosphate، and ammonium acetate in the culture medium is essential for the production of butanol by C. acetobutylicum. Lacks of these compounds in the medium significantly reduced the production of solvents، in spite of the growth of the bacterium. also optimum concentration of glucose was 40g/l for maximum production solvent. In this concentration، maximum solvent concentration was achieved 10. 5 g/l and maximum butanol concentration was achieved 6. 7g/l with yield of 26. 25%.
    Keywords: Butanol, Clostridium acetobutylicum, Fermentation, Nutrients, glucose concentration
  • Mehrdad Behmanesh Pages 29-38
    ATP sulfurylase (ATPS) is widely distributed in all living organisms. Several different physiological roles have been proposed for ATPS in different species، including sulfate assimilation، sulfate reduction and pyrophosphate recycling. Also، ATP sulfurylase has many different industrial and laboratory applications. The aim of this study was to clone and express the gene that producing the recombinant ATPS protein from an Iranian strain of Geobacillus. After Isolation and identification of Geobacillus kaustophilus strain، DNA genomic was extracted. ATPS gene was amplified from genomic DNA by using a couple of specific primers for interested gene. PCR product of ATPS gene was observed as an 1188bp band on agarose gel. Then the PCR product was purified and cloned into the cloning vector. The ATPS band was sequenced after cloning and result of homology search in the NCBI database confirmed that the cloned gene was ATPS. The ATPS gene was subcloned in expression pET28a plasmid. Expression of recombinant ATPS protein in E. Coli BL21 (DE3) was analyzed using SDS-PAGE gel. Analysis of expressed ATPS protein on SDS-PAGE gel revealed a band at 47. 5 KD. Using ATP luminescence method for measuring enzymatic activity of the protein showed that the recombinant protein is active. This is the first study on cloning، expression and enzymatic activity of the ATPS gene from the Geobacillus kaustophilus bacteria.
    Keywords: ATP sulfurylase, pyrophosphate, Geobacillus kaustophilus, recombinant protein, ATP luminescence
  • Parisa Ghasemi, Rasoul Khalilzadeh, Mohammad Reza Masoumian Pages 39-48
    Nowadays، biological substances have allocated many applications to themselves in distinct industries. In this field، biological molecules with various potentials have been identified، from which we can refer to bacteriorhodopsin (BR). Bacteriorhodopsin is found in purple membrane of halobacterium salinarum. Due to its stability and various characteristics like possession of properties of a proton pump، bacteriorhodopsin has many applications in different industries. One of the most important industrial and semi-industrial production processes for bacteriorhodopsin is the isolation and purification of the purple membrane. In this investigation، after halobacterium salinarum culture، the purification was done according to the Yucel method. So as to produce bacteriorhodopsin in semi-industrial scale، a modified method was developed by substitution of mechanical approach with enzymatically method to destruction of DNA and uses of osmotic shock instead of dialyze. This method led to decrease of time and isolation cost in comparison to Yucel method. The contamination percentage of the PM was estimated below 5% for both methods. The purification percentages were 67±1% and 68±4% for the modified method and Yucel method، respectively، which is indicating of the equal purification percentage for both methods. Bacteriorhodopsin amount was 8. 2±0. 4، 8. 1±0. 6 mg per liter for the improved method and Yucel method، respectively. The enzyme activity assay by Kuyama method indicated that the pH variation was 1 unit with the same BR amount for both methods. Hence، the modified method introduced in this investigation could reduce time and costs of the purification by maintaining the BR characteristics.
    Keywords: Halobacterium salinarum, Purple membrane, Bacteriorhodopsin, Proton pump
  • Shirin Jalili, Sadegh Hasannia, Shirin Shahangian Pages 49-64
    One of the most promising strategies in cancer therapy is to induce apoptotic pathway. For this purpose، several constructed agonists of Death Receptor 5 (DR5) are in clinical development. Extrinsic and intrinsic apoptosis pathways of various cancer cells are primarily induced through the activation of the proapoptotic DR5. The extracellular domain of DR5 is comprised of several functional domains، among them the cysteine-rich domains (CRDs) play a critical role in TRAIL-DR5-mediated apoptosis. It has recently been shown that the binding of agonistic monoclonal antibody to another N-terminal domain of DR5 could mediate its activation and apoptosis induction. Variable domains derived from heavy chain antibodies (hcAb) called VHHs or nanobodies are robust، efficient and smallest antigen binding fragments. These unique features of VHHs make them potential therapeutic and diagnostic candidates. In the present study، using phage display technology، a library containing VHH genes was generated of an immunized camel with hapten-peptide 1ITQQDLAPQQRA12 and used to isolate the binders of this peptide. Through screening the phage library، three binders with high binding ability to desired epitope in the NTR region were obtained. Considering to the key role of this epitope in apoptosis inducing، these selected binders could be potential candidates to trigger apoptosis in various cancer cells.
    Keywords: phage display, DR5, apoptosis, nanobody
  • Pages 65-73
    Biodegradable polymeric nanoparticles are highly regarded in drug delivery due to bioavailability، better encapsulation، controlled release and low toxicity. Drug encapsulation in polymeric nanoparticles may improve the therapeutic effects of these compounds. Polymers are divided in two types: natural and synthetic. Chitosan، as a natural polymer، can have many applications in drug delivery due to good properies. The purpose of this study is to optimization of the production of chitosan nanoparticles for drug delivery. Chitosan nanoparticles were prepared according to ionic gelation method and characterized. Prepared nanoparticle morphology investigated using SEM and particle size distribution، and surface charge and polydispersity index (PDI) were determined by Nanozeta Sizer. FTIR spectra of the lyophilized samples were recorded and proved the formation of nanoparticles. This study has shown that the particle size and zeta potential can be controlled by a change in the ratio of the weight and volume of chitosan and pH adjustment.
    Keywords: chitosan nanoparticles, size, zeta potential