فهرست مطالب

نشریه زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس
سال پنجم شماره 1 (پیاپی 7، بهار و تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/04/14
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فروه سادات حسنی، سیده زهرا موسوی نژاد، جمشید فولادی صفحات 1-10
    ملاس چغندرقند یک منبع کربن شناخته شده، ارزان و دردسترس برای رشد سلول های میکروبی است. قند موجود در ملاس به عنوان منبع کربن برای رشد میکروب ها مصرف می شود و ترکیبات غیرقندی آن به ویژه ترکیبات نیتروژن دار نقش تعیین کننده ای در بهبود رشد سویه های باکتریایی برعهده دارند. از سوی دیگر تثبیت سلول کامل، شامل استقرار سلول دست نخورده و محدود کردن فیزیکی آن در ناحیه ویژه ای از فضا با حفظ فعالیت کاتالیتیکی آن است که امکان استفاده مجدد از آن ها را فراهم می آورد. این تکنیک انجام پیوسته و سریع فرایندهای زیستی را ممکن می سازد. همچنین بازده تولید و کیفیت محصول بهبود می یابد و بازیافت ساده تر آن امکانپذیر می گردد. سلول های زنده تثبیت شده، به عنوان بیوکاتالیزورهای کنترل شده، قادر به انجام واکنش های آنزیمی تک مرحله ای و فرایندهای تخمیری پیوسته می باشند. در بررسی حاضر، سلول های اشریشیاکلی در هیدروژل آلژینات کلسیم تثبیت شدند و با استفاده از ملاس چغندر قند به عنوان منبع کربن، در واکنش تولید تریپتوفان با دخالت پیش سازهای سرین و ایندول مورد استفاده قرار گرفتند. مقایسه تریپتوفان تولیدی توسط کاتالیزور سلولی آزاد و تثبیت شده در ژل، بر افزایش %42/9تولید این اسیدآمینه در بستر آلژینات کلسیم دلالت دارد. هم چنین این واکنش تولید در 9 سیکل متوالی پیگیری شد و نتایج نشان دادند سلول های E.coli تثبیت شده در آلژینات، در حضور ملاس چغندرقند قادر به تولید اسیدآمینه تریپتوفان در چندین سیکل سلولی هستند. استفاده از ملاس (محصول جانبی صنایع کشاورزی) برای رشد سلول های میکروبی و تولید اسیدآمینه تریپتوفان، سبب کاهش در هزینه تولید و تولید مقرون به صرفه تریپتوفان شده است.
    کلیدواژگان: ملاس چغندرقند، اشرشیاکلی، تثبیت سلول، تریپتوفان، آلژینات کلسیم
  • بهنام راسخ، خسرو خواجه، بیژن رنجبر، نسرین ملانیا، محمد فاضل فروغیان یزدی، بنفشه الماسی نیا صفحات 10-20
    لاکازها ازجمله پلی فنل اکسیداز ها هستند که توانایی اکسید نمودن تعداد زیادی از ترکیبات فنلیک شامل فنل ها، پلی فنل ها، ترکیبات آروماتیک آمین دار و نیز استخلاف های غیر فنلی با استفاده از اکسیژن مولکولی به عنوان پذیرنده نهایی الکترون را دارند. بنابر این، این آنزیم ها در فرآیند های بیوتکنولوژی نظیر سیستم های تصفیه فاضلاب، زیست سالم سازی خاک آلوده و غیره کاربرد فراوان دارند. نتایج تحقیقات قبلی نشان از افزایش پایداری دمایی آنزیم لاکاز باکتری بومی Bacillus sp. HR03 با استفاده از تکنیک جهش زایی هدفمند (SDM) و نقش اسید آمینهE188 در ناحیه لوپ سطحی بین دومین 1 و2 در مقاومت دمایی آنزیم دارد. هدف از انجام این پژوهش بررسی مقاومت حلالی جهش یافته های اسید آمینه مذکور در حضور حلالهای دی متیل سولفوکساید (DMS) و دی متیل فرمامید (DMF) می باشد. مقایسه پارامتر های سنتیکی از جمله Kcat / Km، ∆∆G‡و C50 نشان از افزایش پایداری آنزیم های جهش یافته نسبت به آنزیم وحشی داشته که کاربرد صنعتی چنین آنزیم هایی را سهل تر می نماید.
    کلیدواژگان: آنزیم لاکاز، جهش زایی هدفمند، پایداری حلالی
  • شاهرخ کاظم پور اوصالو*، اکرم کاوه، عاطفه امیراحمدی صفحات 20-30

    ژن کلرپلاستیmatK، که به عنوان ORF509 شناخته شده، دارای سرعت تکاملی بالا در سطوح نوکلئوتیدی و آمینواسیدی است. این ژن در کپی منفرد بزرگ ژنوم کلروپلاست و بین اگزون های ‘5 و ‘3 trnK (tRNA-lysine) در درون یک اینترون گروه II واقع شده است. اثر نور و مرحله نموی بر سطوح RNA و پروتئین matK، پیشنهاد کننده نقش کارکردی این ماچوراز مشهور است که به طور غیر مستقیم بر فتوسنتز اثر می گذارد. matK یکی از مناسب ترین ژن های کلروپلاستی برای حل روابط فیلوژنی و تکاملی در گستره ای از سطوح تاکسونومیک از سطح گونه تا جنس، تیره وحتی فرا تیره ای در میان گیاهان خشکی به ویژه نهاندانگان می باشد. این ژن به عنوان DNA بارکد، سطوح بالای تمایز را در میان گونه های نهاندانگان نشان داده است که می تواند به صورت تکی یا همراه با ژنهای دیگر برای شناسایی و معرفی گونه های ناشناخته استفاده شود.

    کلیدواژگان: نهاندانگان، ژن matK، فیلوژنی، ماچوراز، شناساگر گونه
  • زهره جهانی، مریم ملاکریمی، رضا حسن ساجدی*، مجید تقدیر، سامان حسینخانی، سیدمحسن اصغری صفحات 30-40

    نمیوپسین از شانه دار نمیوپسیس لیدی از فتوپروتئین های وابسته به کلسیم بوده که همچون فتوپروتئین های متعلق به خانواده کیسه تنان حین واکنش با کلنترازین نور آبی را به صورت فلش ساطع می کند. تاکنون، بیشترین بررسی ها روی فتوپروتئین های خانوداه کیسه تنان انجام شده است و اطلاعات اندکی در مورد مکانیسم فتوپروتئین های شانه داران و جایگاه اتصال به کلنترازین آنها وجود دارد. در این تحقیق، سه آمینواسید مهم درگیر در حفره اتصال به کلنترازین نمیوپسین توسط باقیمانده های متناظر با فتوپروتئین های بسیار شناخته شده از خانوداه کیسه تنان جایگزین گردید. بدین منظور جهش های W59K، N105W و L127W با در نظر گرفتن شبکه پیوند هیدروژنی در اطراف حلقه های مهم کلنترازین انجام شد. جهش یافته ها هیچ گونه فعالیتی از خود نشان ندادند. اسپکتروسکوپی CD و فلورسانس و مدلسازی ملکولی نشان داد که تغییرات ساختاری در جهش یافته ها به ویژه N105W و L127W نسبت به فرم وحشی محسوس است. عدم فعالیت در این جهش یافته ها دلیلی بر وجود این آمینواسیدها در حفره اتصال یا نقش شان در مکانیسم عمل است. به نظر می رسد چینش آمینواسیدها در حفره اتصال به کلنترازین مربوط به دو خانواده کیسه-تنان و شانه داران نسبت به هم متفاوت می باشد طوری که جایگزینی این آمینواسیدها با آمینواسیدهای متناظرشان از خانواده دیگر (نظیر جهش های این تحقیق) یکپارچگی مورد نیاز جهت عملکرد بیولومینسانسی آن را از بین برده و چنان تغییرات ساختاری را منجر می شود که باعث غیرفعال شدن این پروتئین می گردد.

    کلیدواژگان: جهش زایی هدف دار، فتوپروتئین، نمیوپسین، اکورین، کلنترازین
  • بهرام محمدسلطانی، ابراهیم محمودی صفحات 50-60
    فاکتورهای رونویسی MYB نقش های ساختاری و عملکردی متنوعی را در طیف وسیعی از گیاهان بر عهده دارند. برای مثال، مسیر سنتز آنتوسیانین که یک متابولیت ثانویه بوده و مسئول رنگدهی در بافت های مختلف می باشد توسط فاکتورهای مذکور کنترل می شوند. در این مطالعه، با استفاده از ژنهای همولوگ در گونه های نزدیک به توت (Morus Alba)، قطعه ای از یک ژن جدید متعلق به خانواده فاکتورهای رونویسی MYB از این گیاه جداسازی شد. ابتدا توالی پروتئینی 14 ژن مختلف تنظیم کننده آنتوسیانین از گونه های (ترجیحا) نزدیک به خانواده توت (Moraceae) انتخاب و هم ردیف شدند و سپس ناحیه دارای بیشترین مشابهت انتخاب شد. در مرحله بعد توالی cDNA این ژنها مورد همردیفی قرار گرفت و منطقه ای که بیشترین تشابه را داشت انتخاب گردید. با توجه به پلی مورفیسم موجود در این ناحیه آغازگرهای دجنریت طراحی گردید و این ناحیه از ژن از میوه توت جداسازی شد. محصول تکثیر شده در پلاسمید کلون و تعیین توالی شد که نتایج تعیین توالی نشان داد طول ناحیه جداسازی شده از ژن 140 جفت باز است و در دمین متصل شونده به DNA (دمین Myb) و اختصاصا«در موتیف های R1 و R2 فاکتور رونویسی قرار دارد. ارزیابی توالی تعیین شده توسط نرم افزارBLAST نشان داد این توالی با داده های موجود در بانک ژن همپوشانی و تشابه قابل توجهی دارد. تمامی ژنهای مشابه از خانواده فاکتور رونویسی MYB بودند که اغلب آنها در کنترل سنتز آنتوسیانین نقش دارند. بنابراین به نظر می-رسد ژن مورد مطالعه، مطابق انتظار از خانواده MYB بوده که در مسیر ساخت آنتوسیانین دخالت دارد.
    کلیدواژگان: MYB، توت (Morus Alba)، فاکتور رونویسی، آنتوسیانین
  • شهلا همتی، صابر خدابنده، سحر شعبانی پنبه چوله، مریم حامدی شهرکی صفحات 60-70
    کوسه ماهیان از جانوران نسبتا بزرگ دریایی هستند که دارای اسکلت غضروفی وسیع می باشند. غضروف کوسه به عنوان یک منبع غنی از مولکول های زیست فعال، شامل: کلاژن و چند نوع گلیکوزآمینوگلیکان می باشند. در تحقیق حاضر به منظور جداسازی و بررسی خاصیت ضدانعقادی ترکیبات گلیکوزآمینوگلیکانی موجود در غضروف کوسه، استخراج از 5/2گرم وزن خشک غضروف کوسه چانه سفید ((Carcharhinus dussumieri با استفاده از نمک کاتیونی ستیل پیریدینیوم کلراید انجام شد. از طیف FTIR نیز برای شناسایی و مقایسه ساختاری گلیکوزآمینوگلیکان های استخراجی با هپارین استفاده گردید. در نهایت فعالیت ضدانعقادی گلیکوزآمینوگلیکان های استخراج شده با روش سنجش ضدانعقادی زمان ترومبوپلاستین نسبی فعال شده (APTT) در سه غلظت410، 1250،763 میکروگرم بر میلی لیتر و زمان پروترومبین (PT) در یک غلظت 1250 میکروگرم بر میلی لیتر بر روی پلاسمای خون انسان انجام شد. مقدار کل گلیکوزآمینوگلیکان استخراج شده 8/42 میلی گرم برگرم بافت خشک بود. نتایج طیف FTIR نیز حضور ترکیبات شبه هپارینی را اثبات کرد. بررسی خاصیت ضد انعقادی نشان داد که زمان انعقاد پلاسمای انسان 43، 50 و 85 ثانیه به ترتیب در غلظت های 410، 763 و 1250 میکروگرم بر میلی گرم می باشد که به ترتیب زمان انعقاد را 3/1، 5/1 و 5/2 برابر شاهد که 33 ثانیه بود طولانی کرد.
    کلیدواژگان: هپارین، GAGs، غضروف
  • سیده شیرین شاهنگیان، شیرین جلیلی، عمار محسنی، رضا حسن ساجدی، صادق حسن نیا، مجید تقدیر، محمد محمدی، ریحانه سریری صفحات 70-80
    با توجه به اهمیت مهار VEGF و ویژگی های بی نظیر VHH که آنها را در زمره نسل جدید داروهای از نوع آنتی بادی قرار داده، هدف از این مطالعه تولید VHH علیه دمین متصل شونده به رسپتور VEGF است تا بدین ترتیب از اتصال VEGF به رسپتورش ممانعت بعمل آید. پس از تهیه گنجینه ژنی قطعات VHH از شتر ایمن، کتابخانه نمایش فاژی VHH ساخته شد. برای جداسازی فاژهای نمایشگرVHH با تمایل بالا به دمین متصل شونده به رسپتور VEGF، غنی سازی های متوالی سختگیرانه ای انجام گرفت. 52 درصد از کلون های اختصاصی غربال شده توسط الایزای فاژ مونوکلونال توالی یکسانی داشتند که حاکی از غنی شدن بالای این کلون بود. ساختار سه بعدی این VHH VEvhh1)) مدل سازی شده و با استفاده از شبیه سازی میانکنش بین مولکولی آنتی ژن-آنتی بادی براساس اطلاعات کریستالوگرافی کمپلکس VEGF/VEGFR2، شبیه سازی دینامیک مولکولی و محاسبات انرژی آزاد MM/PBSA، تصویر موثقی از جایگاه اتصال VHH بر روی آنتی ژن ارائه گردید. براساس نتایج مطالعات، VHH با انرژی اتصال بالایی به جایگاه اتصال به رسپتور VEGF متصل شده و بطور موثری این آمینواسیدهای کلیدی عملکردی VEGF را پوشش داده، مانع اتصال VEGF به رسپتور آن می گردد و احتمالا فعالیت بیولوژیک آن را مختل می سازد. این مطالعه VEvhh1 را بعنوان کاندید مناسب ضد VEGF و ضد آنژیوژنز معرفی می کند.
    کلیدواژگان: رگزایی، فاکتور رشد اندوتلیال رگی (VEGF)، آنتی بادی تک دمینی (VHH)، تکنولوژی نمایشگر فاژی، شبیه سازی میانکنش بین مولکولی
|
  • Forouh Hassani, Seyede Zahra Moosavinezhad, Jamshid Fooladi Pages 1-10
    Sugar beet molasses is a well-known، inexpensive and available carbon source for microbial cell growth. Its sugar components are used to produce energy for microbial growth and non-sugar components، especially nitrogen components، have important roles in improvement of cell growth. On the other hand، immobilization of whole cell is establishment and physical limitation of intact cells in specific space that keeps their catalytic activity and provides the possibility of reuse of the cells. This technique allows continuous and accelerated biological processes. It also improves production efficiency and quality and simplifies recycling of product. Immobilized living cells، as controlled catalysts، are able to perform one-step enzymatic reaction and continuous fermentative processes. In this research، E. coli cells were immobilized in calcium alginate hydrogels and using sugar beet molasses as carbon source، were applied for tryptophan production reaction in the presence of its precursors، serine and indole. In comparison between free biocatalysts and immobilized bacterial cells that entrapped in alginate gels، indicated that larger amounts of amino acids (about 42/9%) can produce in calcium alginate. Also the production reaction was followed up for 9 sequential cycles، and results showed that the cells could produce tryptophan amino acid under above conditions. Use of sugar beet molasses (by-product of agriculture industries) for growth of microbial cells and tryptophan production، causes decrease in production cost and more economical production of tryptophan by immobilized E. coli.
    Keywords: Beet molasses, Escherichia coli, cell immobilization, tryptophan, calcium alginate
  • Pages 10-20
    Laccase enzymes are polyphenol oxidase that catalyze the oxidation of wide range of phenolic components including phenols، polyphenols، aromatic amines and non-phenolic substitution with molecular oxygen as electron acceptor. So these enzymes have biotechnological application such as wastewater treatment system، bioremediation of soil pollution and etc. Result from previous studies showed an increase in thermal stability of bacterial laccase from Bacillus sp. HR03 using site directed mutagenesis and the effect of E188 residue on the surface regions at the interface between domain 1 and 2 in stability was confirmed. The aim of the present work was to investigate the effect of this amino acid substitution on enzyme activity in the presence of dimethyl sulfoxide and dimethylformamide as organic solvents. Compression of kinetic parameters including Kcat / Km، ∆∆G‡، C50 showed significant increases in the mutant enzyme than wild type enzyme، that industrial application of the enzyme will be easy.
    Keywords: Laccase enzyme, site, directed mutagenesis, Solvent stability
  • Shahrokh Kazempour Osaloo, Akram Kaveh, Atefe Amirahmadi Pages 20-30

    The chloroplast gene matK، formerly known as ORF509، has been identified as one of the most rapidly evolving genes at the nucleotide and corresponding amino acid levels. This gene is located in the large single-copy region of the chloroplast genome، and placed between the 5’ and the 3’ exons of trnK (tRNA-lysine) within a group II intron. The matK RNA and protein levels are affected by light and developmental stages، suggesting functional roles for this putative maturase that affect in photosynthesis indirectly. The matK has been considered as one of the most useful genes for resolving phylogenetic and evolutionary relationships at a range of taxonomic levels، from closely related species to the generic، familial، and even supra-familial levels among land plants، especially Angiosperms. The matK as a DNA barcode for land plants showed high levels of discrimination among angiosperm species that can be used single or in combination with other genes.

    Keywords: Angiosperms, matK gene, phylogeny, maturase, DNA barcode
  • Reza Hassan Sajedi Pages 30-40

    Mnemiopsin، a Ca2+-regulated photoprotein from ctenophore Mnemiopsis leidyi، as coelentrate photoproteins emits flash blue light upon reacting with coelenterazine. In contrast to coelenterate photoproteins، there is a little information about the structure of chromophore binding site and bioluminescence mechanism in ctenophore photoproteins. In this study، three important amino acid residues in coelenterazine binding cavity of mnemiopsin were substituted by corresponding residues in the well-known coelentrate photoproteins. W59K، N105W and L127W mutants were constructed and characterized for investigation of hydrogen bond network around the important rings of coelenterazine. All three mutants are completely inactivated. In addition، the results of structural studies including CD، intrinsic and extrinsic fluorescence together with theoretical studies showed that these mutants، especially for N105W and L127W، have found different structural features. These results suggest the presence of the residues in binding cavity and/or a mechanistic role for these residues. It seems that arrangement of amino acid residues in the binding cavity of coelenterate and ctenophore photoproteins are different، so that the replacement of these residues with their corresponding residues in other group (such as mutations in this study) perturbs the structural integrity needed for bioluminescence activity.

    Keywords: site, directed mutagenesis, photoprotein, mnemiopsin, aequorin, coelenterazine
  • Pages 50-60
    One of the largest gene families in plants is MYB which contain a DNA-binding domain regulating gene transcription. These transcription factors (TF) have various functions in a wide range of plants. For example، biosynthesis pathway of anthocyanin as secondary metabolites and responsible for coloration in different plant tissues is regulated by the above-mentioned TFs. In the current study، Using homologous genes in the species close to mulberry (Morus Alba)، a fragment of a new MYB transcription factor belonging to MYB gene family was isolated from this plant. First protein sequence of 14 different genes regulating anthocyanin from the species close to mulberry family (moraceae) were selected and then aligned، subsequently the region with the highest similarity was nominated. Following this، the cDNA sequence of these genes was aligned and a location which had a high rate of similarity was considered. With regard to large polymorphism in this sequence، degererate primers were designed and used to isolate the target gene.
    Keywords: Anthocyanin, Mulberry, MYB, Transcription factor
  • Shahla Hemmati Pages 60-70
    Sharks are relatively large sea creatures by an extensive cartilaginous skeleton. The shark cartilage is a rich source of bioactive molecules including collagen protein and glycosaminoglycan. In the present study، Cetyl Piridinium Chloride cationic salt was used for extracting of glycosaminoglycans from dryed cartilage of Carcharhinus dussumieri and their anticoagulant properties were examined. FTIR spectrum was also used to identifing and structurally compare with heparin. The total amount of the extracted glycosaminoglycan was 42. 8 mg/g of the dry cartilage. Also، FTIR spectrum results confirmed the presence of heparin- like compounds in the extract. Finally، the anticoagulant properties of extracted glycosaminoglycans was examined by the Activated Partial Thromboplastin Time anticoagulant test (APTT) method in 410، 763، and 1250 concentrations، and Prothrombin Time (PT) method in the 1250 concentration on the human plasma. The anticoagulant time was 43، 50، and 85s in 410، 763، and 1250 concentrations of extracts، respectively، which extended the coagulation time 1. 3، 1. 5، and 2. 5 folds.
    Keywords: Heparin, GAGs, Cartilage
  • S. Shirin Shahangian, Shirin Jalili, Ammar Mohseni, Reza Hassan Sajedi, Sadegh Hasannia, Majid Taghdir, Mohammad Mohammadi, Rayhaneh Sariri Pages 70-80
    Regarding the importance of inhibiting VEGF and unique features of VHHs as a new generation of antibody-based therapeutics، the present study aimed to generate VHHs against the receptor binding domain of VEGF، thereby blocking of VEGF binding to its receptor. After preparing the gene repertoire of VHH fragments from an immunized camel، a VHH phage display library was constructed. We adopted a stringent successive biopanning to isolate the phages displaying VHH with high affinity to VEGF-RBD. A significant enrichment of phages that specifically bound to the target protein was obtained after six rounds of panning. Of the specific clones with high binding affinity screened by monoclonal phage ELISA، 52% shared the same VHH sequence، showing its high enrichment. Using molecular simulation of antigen-antibody interaction based on the crystallographic information of VEGF/VEGFR2، molecular dynamics simulations and MM/PBSA free energy calculations، we provide a reliable picture of the binding site of antibody on antigen. The key residues in the VEvhh1-VEGF interface were dissected and the energetics was analyzed by MM/PBSA. The results of studies revealed that VEvhh1 binds to the receptor binding site of VEGF with high binding energy and showed the highest affinity to the residues of VEGF which are responsible for VEGF binding to VEGFR2. Also the antibody potently covers these key functional residues of VEGF، thereby inhibiting VEGF binding to its receptor and probably abrogating its biological activity. This study may represent VEvhh1 as an anti-VEGF and anti-angiogenic candidate.
    Keywords: Angiogenesis, Vascular endothelial growth factor (VEGF), Single domain antibody (VHH), Phage display technology, Molecular docking simulation