بیوتکنولوژی پروتئین

تولید پروتئین فرایند بیوتکنولوژیک تولید یک پروتئین خاص است. به طور معمول با دستکاری بیان ژن در یک ارگانیسم بدست می آید به گونه ای که مقادیر زیادی از ژن نوترکیب را بیان می کند. این شامل رونویسی از DNA نوترکیب به RNA مسنجر (mRNA) ، ترجمه mRNA به زنجیره های پلی پپتیدی است ، که در نهایت به پروتئین های عملکردی می خورند و ممکن است در مکانهای خاص درون سلولی یا خارج سلولی هدف قرار گیرند.

سیستم های تولید پروتئین (در اصطلاحات آزمایشگاهی نیز به عنوان “سیستم بیان” شناخته می شوند) در علوم زندگی ، بیوتکنولوژی و پزشکی استفاده می شود. تحقیقات زیست شناسی مولکولی از پروتئین ها و آنزیم های بیشماری استفاده می کند ، که بسیاری از آنها از سیستم بیان هستند. به خصوص DNA پلیمراز برای PCR ، رونویسی معکوس برای آنالیز RNA ، اندونوکلئازهای محدود کننده برای کلونینگ ، و ساختن پروتئین هایی که در کشف داروها به عنوان اهداف بیولوژیکی یا خود به عنوان داروهای بالقوه غربال می شوند. همچنین در سیستم های بیان در تخمیر صنعتی کاربردهای چشمگیری وجود دارد ، بخصوص تولید داروهای بیوشیمیایی مانند انسولین انسانی برای درمان دیابت و ساخت آنزیم

بازسازی یک آنتی بیوتیک جدید، آیا انقلابی در پیش است؟

بازسازی یک آنتی بیوتیک جدید، آیا انقلابی در پیش است؟

گرامیسیدین آ (Gramicidine A) از جمله آنتی بیوتیک های قدیمی است که در دهه 1940 در باکتری های خاک به صورت تجاری تولید شد. از این آنتی بیوتیک به صورت کرم موضعی و قرص برای استعمال پوستی، چشمی و برای درمان عفونت گلو مورد استفاده قرار می گیرد.

گرامیسیدین آ با ایجاد کانال های یونی در غشای سلول (streptococcus) موجب نشت مایعات به خارج از سلول و در نهایت از بین رفتن سلول می شود. تیمی از دانشمندان دپارتمان علوم دارویی دانشگاه توکیو، ساختمان فضایی این آنتی بیوتیک را مورد ارزیابی قرار دادند.

این آنتی بیوتیک از 15 اسید آمینه تشکیل شده است. آنها دریافتند با تغییر 6 اسید آمینه و جایگرینی آنها با 4اسید آمینه دیگر ساختمان تغییر نمی کند و 4096 ساختمان ایجاد کنند. در نهایت 10 واریانت موثر از گرامیسیدین آ بدست آمد.

یکی از نویسندگان این پروژه Hiroaki Itoh است گفت: امیدوار است از این روش برای تولید کانال های یونی و مواد طبیعی اختصاصی تر استفاده شود.

بازسازی یک آنتی بیوتیک جدید، آیا انقلابی در پیش است؟
بازسازی یک آنتی بیوتیک جدید، آیا انقلابی در پیش است؟
تولید اگزوآنزیم ها : آمیلازها ، آلفا آمیلازها ، گلوکوآمیلازها ، اینولین ساکاریفیکاسیون نشاسته اندوآنزیم باسیلوس لیکنی فورمیس آسپرژیلوس اوریزه پولولاناز

تولید اگزوآنزیم ها : آمیلازها ، آلفا آمیلازها ، گلوکوآمیلازها ، اینولین

اگزوآنزیم چیست؟

میکروارگانیسم ها آنزیم های بسیار مختلفی را تولید می کنند که اکثر آنها در مقادیر اندک تولید شده و درون سلول ها عمل می کنند. با این حال بعضی از آنزیم های میکربی در مقادیر بیشتری تولید شده و به محیط ریخته می شوند، این آنزیم های خارج سلولی که اگزوآنزیم نامیده می شوند، پلی مرهای نامحلول از قبیل سلولز، پروتئین، لیپیدها و نشاسته را هضم می کنند و به همین دلیل دارای کاربردهای تجاری در صنایع غذایی و سلامت و صنایع نساجی و شوینده ها هستند.

آمیلازها

  • نشاسته-پلیمر گلوکز-یکی از فراوانترین پلی ساکاریدهای گیاهی است.
  • آمیلازها آنزیم هایی هستند که نشاسته را هیدرولیز می کنند.
  • یکی از مصارف اصلی آمیلازها، تولید شیرین کننده های مورد استفاده در صنایع غذایی است.
  • در هیدرولیز نشاسته با آمیلاز، ابتدا پلیمرهای کوتاه زنجیره ای به نام دکسترین، سپس دی ساکارید مالتوز و سر انجام گلوکز به دست می آید. گلوکز به اندازه ایزومر خود فروکتوز، شیرین نیست.
  • بنابراین قدم بعدی تبدیل گلوکز به فروکتوز است که با آنزیم گلوکز ایزومراز انجام می شود.
  • مهم ترین آنزیم هایی که در فرآیند ساکاریفیکاسیون نشاسته استفاده می شوند، آلفا آمیلازها، بتا آمیلازها، گلوکوآمیلازها، گلوکزایزومرازها، پولولانازها و ایزوآمیلازها می باشند.

آلفا آمیلازها

  • آلفا آمیلازها آنزیم های برون سلولی هستند که پیوند های گلیکوزیدی آلفا یک به چهار را هیدرولیز می کنند. این آنزیم ها از نوع اندوآنزیم بوده و سوبسترا را از درون مولکول می شکنند. اگرچه پیوندهای آلفا یک به شش توسط این آنزیم ها شکسته نمی شوند، اما مانع از فعالیت آنها نیز نمی گردند.
  • مهمترین آلفا-آمیلازها بوسیله باسیلوس آمیلولیکویی فاسینز، باسیلوس لیکنی فورمیس و آسپرژیلوس اوریزه تولید می شوند. آمیلازهای باسیلوس بیشتر از آسپرژیلوس مورد استفاده قرار می گیرند.

گلوکوآمیلازها

  • گلوکوآمیلازها پیوندهای آلفا یک به چهار و آلفا یک به شش را برای تولید گلوکز به عنوان محصول اصلی هیدرولیز می کنند.
  • پولولانازها و سایر آنزیم های شاخه شکن فقط اتصالات آلفا یک به شش را هیدرولیز می کنند.
تولید اگزوآنزیم ها : آمیلازها ، آلفا آمیلازها ، گلوکوآمیلازها ، اینولین ساکاریفیکاسیون نشاسته اندوآنزیم باسیلوس لیکنی فورمیس آسپرژیلوس اوریزه پولولاناز

آمیلاز ها و گلوکوآمیلازها

آمیلاز ها و گلوکوآمیلازها، آنزیم های تولید شده تجاری دیگری هستند که در تولید گلوکز از نشاسته به کار برده می شوند. سپس گلوکز توسط آنزیم دوم، یعنی گلوکز ایزومراز به فروکتوز تبدیل می شود که قندی شیرین تر از گلوکز است.

محصول نهایی شربت فروکتوز بالا است که از مواد آغازگر غنی از گلوکز از قبیل ذرت، گندم یا سیب زمینی تولید می شود.

شربت های با فروکتوز بالا به طور گسترده در صنایع غذایی برای شیرین کردن نوشیدنی های شیرین، آب میوه ها و بسیاری از محصولات دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. تولید جهانی شربت های با فروکتوز بالا بیش از 10 میلیارد کیلوگرم در هر سال است

آهار زدایی پارچه 

در تولید پارچه، در طی بافت، دوک نخ تحت فشار مکانیکی زیادی قرار دارد. استفاده از چسب نشاسته یا آهارزنی، نخ دوک را محکم کرده و از پاره شدن نخر در اثر فشار ماشین بافندگی جلوگیری می کند. با این وجود برای فرآوری بعدی پارچه، نشاسته بایستی کاملا زدوده شود. روشهای آهارزدایی مداوم که به پایداری آلفا آمیلازهای باکتری ها در دمای بالا بستگی دارد، شیوه ای برای زدودن آهار است.

تولید فروکتوز خالص و شربت غنی از فروکتوز از اینولین

آنزیم میکربی اینولیناز پلیمر گیاهی اینولین را هیدرولیز و به فروکتوز خالص تبدیل می کند. اینولین پلیمر ساکاریدی ذخیره ای در برخی محصولات کشاورزی نظیر سیب زمینی ترشی، کاسنی و کوجب است. بدین ترتیب، اینولیناز تولید شربت فروکتوز را امکان پذیر می سازد و یا به عبارت دیگر تولید شربت گلوکز بسیار غنی از فروکتوز را میسر می سازد.

تولید فروکتوز خالص و شربت غنی از فروکتوز از اینولین

روش معمول تولید فروکتوز از نشاسته حداقل به سه مرحله آنزیمی نیاز دارد که شامل آلفا آمیلاز، آمیلوگلوکوزیداز و گلوکز ایزومراز است و در بهترین شرایط 45 درصد محلول فروکتوز تولید می کند. تشکیل فروکتوز از اینولین واکنش آنزیمی تک مرحله ای است که 95 درصد فروکتوز تولید می کند. با گذشت زمان فروکتوز بیتر به عنوان جانشین سالمی برای ساکارز شناخته می شود. مصرف ساکارز مشکلاتی نظیر چاقی، فساد دندان، آرترواسکروز را در بر دارد.

مولدان میکربی اینولیناز: آسپرژیلوس نایجر

فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند. به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری بیوتکر، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.

فناوری‌های جدید در خدمت تامین غذای جمعیت دنیا قرار می گیرد

فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری بیوتکر، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.

این گروه با استفاده از رویکردی که در آن پروتئین‌ها مستقیما با ترکیبات اساسی از جمله دی‌اکسیدکربن و آمونیاک توسط زیست فناوری تولید می‌شوند، در مورد مباحث نظری روش‌های موجود تولید پروئین صنعتی و تخمین برای رسیدن به این هدف بحث می‌کنند.
این گروه به این نتیجه رسیده ‌است که ترکیبی از الکتروشیمی و سیستم زیست فناوری ممکن است بتواند مقادیر قابل توجهی پروتئین برای مصارف انسانی با مصرف انرژی نسبتا کم تامین کند.
لارس آنگننت گفت: «ما اکنون برای تولید موادغذایی دچار بحران پیچیده‌ای هستیم. دامداری برای تولید پروتئین‌های حیوانی به زمین‌های زیاد، سوخت‌های فسیلی، فسفر و آب نیاز دارد. همچنین میزان زیادی از انتشارات مضر برای جو را نیز تولید می‌کند.»

فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.  به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری بیوتکر، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.
فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.

تولید پروتئین‌های حیوانی برای بسیاری از مردم بخصوص در کشور‌های فقیر گران و غیرقابل دسترس است. بنابراین، هدف گروه این است که تولید پروتئین را ارزان کرده و بتواند آن‌ها بدو‌ن نیاز به سوخت‌های فسیلی وارد اقتصاد بازیافتی پایدار کنند.
پروتئین‌ها عمدتا از عناصر شیمیایی کربن، اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن تشکیل شده‌اند. با این حال، بدن انسان قادر نیست تمام پروتئین‌ها را از ترکیبات ساده‌تر بسازد؛ بنابراین باید آن‌ها را از طریق غذا به بدن برسانیم. دنیای سنتز‌های شیمیایی بسیار پیچیده است. اما میکروب‌های تک سلولی وجود دارند که بطور طبیعی میزان زیادی از پروتئین‌هایی را تولید می‌کنند که برای انسان‌ها به ویژه مخمر‌ها و قارچ‌ها مفید است. آنگننت خاطرنشان کرد که خودش و همکارانش فرآیند‌های الکتروشیمیایی و بیولوژیکی را به روش‌های مختلف وارد فرآیند‌های تولید پروتئین کرده‌اند. این گروه تمرکز خود را روی فرآیند‌هایی گذاشته که نیازی به انرژی سبک‌تر یا میکروب‌های اصلاح شده ژنتیکی نداشته باشد. برای مثال انرژی حاصل از برق می‌تواند به صورت الکتروشیمایی برای تبدیل آب به هیدروژن و اکسیژن مورد استفاده قرار گیرد. سپس باکتری‌های خاصی می‌توانند هیدروژن را به آب اکسید کرده و از انرژی آزاد شده برای تبدیل کربن‌دی‌اکسید و آمونیاک به دیگر مواد آلی که عناصر سازنده پروتئین‌ها هستند، استفاده کنند. بعضی از سازندگان پروتئین‌ها مانند مخمر و بعضی از قارچ‌ها، می‌توانند مستقیما توسط انسان‌ها مصرف شوند.
در دهه ۱۹۶۰، محققان درباره چگونگی تولید پروتئین‌ها به شکل دی اکسید کربن و آمونیاک از مدفوع انسانی فکر کردند. آنگننت می‌گوید: «آنجا، ایده این بود که یک حلقه بازیافت اقتصادی در مقیاس کوچک ایجاد شود. ما ایده‌ها و رویکرد‌ها را برای توسعه سریع عملی آزمایش کرده و پتانسیل بالایی در آن‌ها مشاهده کردیم. براساس این مطالعه، فقط ۲.۵ درصد همه انرژی تولید شده برای تامین غذای مردم دنیا با پروتئین‌های تولید شده از روش ما مورد نیاز است.»
اولین تجربه صنعتی با تولید پروتئین از مواد و انرژی ساده از تولید جایگزین‌های گوشتی شروع شد. با این حال، چنین روش‌هایی نیازمند یک بازنگری اساسی در فرآیند‌های تولیدی هستند. دانشمندان می‌گویند برای رسیدن به اقتصاد بازیافتی پایدار، بشریت برای تولید انرژی‌های تجدید پذیر و زیرساخت‌های جذب و ذخیره کربن‌دی‌اکسید (گازی که بیشتری به عنوان یک محصول مضر شناخته می‌شود) به فرصت‌های بیشتری نیاز دارد. مهمتر از همه، کشاورزان باید از نظر اقتصادی تقویت شوند تا بر تولید پایدار گندم، سبزیجات، میوه ها، آجیل و دیگر محصولات جایگزین پروتئین، تمرکز کنند.

سارا میرزائیان

ژنتیک و کم خوابی تغییرات ژنتیکی و اثر آن بر کم خوابی جهش در ژن ADRB1 گیرنده G- پروتئین biology زيست شناسى biology زیست شناسی biopharmaceutical زیست دارویی dvd زیست dvd زیست آرام فر dvd زیست شناسی dvd زیست علی کرامت dvd زیست عمارلو dvd زیست کرامت dvd زیست گیاهی eia زیست محیطی eiaمحیط زیست gisدرمحیط زیست hseمحیط زیست hاستخدام زیست شناسی iq زیست شناسی گاج kheilisabz shop زيست آزمايشگاه lmsمحیط زیست lمحیط زیست ایرنا meaning of زیست ngo زیست محیطی ngo محیط زیست oخانه زیست شناسی pdf زیست 2 pdf زیست اول دبیرستان pdf زیست دوم دبیرستان pdf زیست سوم pdf زیست سوم دبیرستان pdf زیست شناسی pdf زیست پیش pdf زیست پیش دانشگاهی swot زیست محیطی tفاگو زیست 8000 تست زیست شناسی گاج 8000تست زیست گاج المپیاد زیست 93 المپیاد زیست 94 المپیاد زیست 94-95 جزوه 0تا100 زیست جزوه زیست 4 دانشکده محیط زیست university درس 5 زیست اول دبیرستان درس 7 زیست اول دبیرستان رشته محیط زیست hse زست پرل 5 زيست 110 زيست nemonesoalپاسخنامه زیست زیست 0 تا 100 زیست 1 زیست 1 خیلی سبز زیست 1 فصل 2 زیست 1 نشر الگو زیست 1 چاپ 92 زیست 100 زیست 100 درصد زیست 110 زیست 110 درصد زیست 2 زیست 2 الا زیست 2 تجربی زیست 2 خیلی سبز زیست 2 سال 95 زیست 2 فصل 3 زیست 2 فصل 7 زیست 2 نشر الگو زیست 2 نشر دریافت زیست 2 چاپ 95 زیست 20 زیست 3 زیست 3 الگو زیست 3 تجربی زیست 3 خیلی سبز زیست 3 دبیرستان زیست 3 فصل 2 زیست 3 فصل 6 زیست 3 نشر الگو زیست 3 نهایی زیست 313 زیست 4 زیست 4 دبیرستان زیست 40 استاد زیست 5 استاد زیست 6040 زیست 8000 زیست 8000 تست گاج زیست 8000 گاج زیست 93 زیست 94 زیست 94 نهایی زیست 94 کنکور زیست 95 زیست 96 زیست 96 کنکور زیست educator زیست iq زیست iq ماز زیست iq گاج زیست iq یا نشر الگو زیست konkor زیست meaning زیست meaning in urdu زیست otn زیست pdf زیست ppt زیست vvip زیست الا زیست بوم زیست توده biomass زیست حسگر bio-sensor زیست دهم زیست دوم دبیرستان زیست سنجی bioassay زیست سنجی biometrics زیست شناسی زیست شناسی dna زیست شناسی meaning in english زیست شناسی translate زیست شناسی تکوینی biology زیست فصل 5 پیش زیست فصل 8 پیش زیست فناوری زیست نهایی 89 زیست پالایی bioremediation زیست پیش دانشگاهی زیست یازدهم سوالات زیست 4 عمران محیط زیست omz فصل 4 زیست اول دبیرستان فصل 4 زیست دوم دبیرستان فصل 4 زیست سوم دبیرستان فصل 4 زیست پیش دانشگاهی فصل 5 زیست 2 فصل 5 زیست اول دبیرستان فصل 5 زیست دوم تجربی فصل 5 زیست دوم دبیرستان فصل 5 زیست سوم فصل 5 زیست سوم دبیرستان فصل 6 زیست 2 فصل 6 زیست اول دبیرستان فصل 6 زیست دوم تجربی فصل 6 زیست دوم دبیرستان فصل 6 زیست سال دوم دبیرستان فصل 6 زیست سوم دبیرستان فصل 6 زیست شناسی 1 فصل 6 زیست شناسی اول دبیرستان فصل 6 زیست شناسی دوم دبیرستان فصل 7 زیست 1 فصل 7 زیست اول دبیرستان فصل 7 زیست دوم دبیرستان فصل 7 زیست سال سوم فصل 7 زیست سوم فصل 7 زیست سوم تجربی فصل 7 زیست سوم دبیرستان فصل 7 زیست پیش دانشگاهی فصل 8 زیست سوم دبیرستان فصل 8 زیست پیش دانشگاهی محیط زیست محیط زیست 89 ملایر محیط زیست doc محیط زیست hse محیط زیست in english محیط زیست ngo محیط زیست translate محیط زیست word محیط زیست اصفهان محیط زیست لرستان محیط زیست.com مدیریت محیط زیست emp مدیریت محیط زیست hse مقاله محیط زیست docx مهندسی محیط زیست hse پاکسازی محیط زیست bioremediation کتاب iq زیست شناسی کتاب زیست 4 کتاب زیست iq گاج کتاب زیست otn

تغییرات ژنتیکی و اثر آن بر کم خوابی

ژنتیک و کم خوابی

بسیاری از بیماری ها مثل سرطان، بیماری های قلبی عروقی و آلزایمر می توانند در اثر خواب کم یا بی کیفیت در دراز مدت ایجاد شوند. تا کنون چنین اندیشیده می شد که رفتار خوابیدن توسط ساعت شبانه روزی بدن و عادت معمول خواب کنترل می شود اما نتایج تحقیقات تیمی از دانشگاه کالیفرنیای سانفرانسیسکو (UCSF) نشان دادند که ژنتیک نیز بر میزان خواب موثر است. این تیم نشان دادند که جهش در ژن ADRB1 که یک گیرنده همراه شده با G- پروتئین است میزان خواب را از 8 ساعت در شبانه روز به 6 ساعت کاهش می دهد. محققان امیدوارند از طریق نتایج حاصل از این تحقیق بتوانند راهی برای کنترل چرخه خواب و بیداری ارائه دهند.

Gene Linked to Need for Less Sleep Identified in Family Members

Date:August 28,2019

Source:Cell Press

Summary:The genetics of circadian rhythms have been well studied in recent years, but much less is known about other types of genes that play a role in sleep. Now, by studying a family with several members who require significantly less sleep than average, a team of researchers has identified a new gene that they believe has a direct impact on how much someone sleeps.

محققان در آلمان توانستند بیوپرینت سه بعدی از بافت قلب انسان با استفاده از hiPSCs (سلول های بنیادی پلوری پوتنت القا شده توسط انسان) بساند. این بافت را می توان به عنوان یک مدل in vivo برای بیماری های قلبی استفاده کرد. همانطور که در این ویدیو مشاهده می کنید، موردی که بیشتر قابل توجه است این است که مدل 3D می تواند خود به خود ضربان داشته باشد. | بیوتکنولوژی | زیست فناوری | زیست شناسی | انجمن بیوتکنولوژی | ستاد زیست فناوری | بیوتکنولوژی گیاهی | بیوتکنولوژی پزشکی | بیوتکنولوژی دارویی | بیوتکنولوژی میکروبی | زیست فن | آریوژن | سیناژن | آروکو | دکتر مهبودی | دکتر هاله حامدی فر | سعید کارگر | استخدامی بیوتکنولوژی | وضعیت شغلی بیوتکنولوژی | آینده بیوتکنولوژی |

بیوپرینت سه بعدی از قلب انسان

محققان در آلمان توانستند بیوپرینت سه بعدی از بافت قلب انسان با استفاده از hiPSCs (سلول های بنیادی پلوری پوتنت القا شده توسط انسان) بساند. این بافت را می توان به عنوان یک مدل in vivo برای بیماری های قلبی استفاده کرد. همانطور که در این ویدیو مشاهده می کنید، موردی که بیشتر قابل توجه است این است که مدل 3D می تواند خود به خود ضربان داشته باشد.

Researchers in Germany were able to 3D-bioprint human heart tissue using
hiPSCs (human induced pluripotent stem cells). The tissue can be used as an in vivo model for heart disease. Most notable is that this 3D model can spontaneously beat, as seen in this video.

مقالات مرتبط
ساخت پرینتر ۳D که تاتو زنده میزند
ساخت پرینت ۳D تخمدان برای درمان ناباروری


This video originally appeared on Stem Cell Reports, November 8, 2018 issue
توليد بيوسنتتيك الياف تار عنكبوت | توليد تار عنكبوت | تار عنكبوت | دانشگاه واشنگتن آمريكا | نخ هاي بخيه | پروتئين هاي تار عنكبوت

 توليد بيوسنتتيك ألياف تار عنكبوت | توليد تار عنكبوت

 توليد بيوسنتتيك ألياف تار عنكبوت | توليد تار عنكبوت 

تار عنكبوت يكي از سخت ترين و درعين حال منعطف ترين الياف طبيعي شناخته شده در جهان محسوب ميشود به طوري كه سختي آنها با الياژهاي فولادي يا مواد ضد گلوله مقايسه مي گردد. تا كنون چندين ألياف مصنوعي از تار عنكبوت ساخته شده است كه متاسفانه خيلي به نمونه طبيعي خود شباهت نداشته است.

محققان دانشگاه واشنگتن آمريكا اخيراً موفق به ساخت اليافي شده اند كه علاوه بر خصوصيات كاملا مشابه با انواع طبيعي، چشم إنداز مناسبي را براي ارتقاع ويژگي هاي مطلوبتر ارائه ميدهد. آنها ضمن بيان ژن مربوط به پروتئين هاي تار عنكبوت در باكتري ها به صورت نوتركيب، اقدام به دست ورزي ويژه اي در اين توالي ها كرده اند تا ضمن حفظ حالت تكرار توالي ها، امكان تركيب پروتئن هاي حاصل از آنها را هم فراهم آورد.

اين ويژگي نوين امكان ساخت پروتئين هايي را فراهم مي كند كه به دليل داشتن اندازه مناسب، قدرت كشش و مقاومت بسيار بالايي را نشان ميدهند. ألياف بدست آمده از اين مطالعه به دليل قدرت مناسب و ويژگي زيست سازگاري امكان توليد نخ هاي بخيه، استفاده در صنعت پوشاك و همچنين جايگزيني با الياف شيميايي موجود در صنعت را دارد.

توليد بيوسنتتيك الياف تار عنكبوت | توليد تار عنكبوت  | تار عنكبوت | دانشگاه واشنگتن آمريكا  |  نخ هاي بخيه | پروتئين هاي تار عنكبوت

توليد بيوسنتتيك الياف تار عنكبوت | توليد تار عنكبوت | تار عنكبوت | دانشگاه واشنگتن آمريكا | نخ هاي بخيه | پروتئين هاي تار عنكبوت

کانال بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی

لینک مقاله

ترمیم مینای دندان | مینای دندان | تولید کریستال مینا | دندان | آناتومی دندانها | دندان انسان | اسامی دندانها با شکل | انواع دندان | دندان چیست | ساختمان دندان |تعداد ریشه های دندان | دندان عقل

 تولید ژل ترمیمی برای ترمیم مینا دندان

 تولید ژل ترمیمی برای مینا دندان

تخریب و سوراخ شدن دندان می تواند منشا درد و ناتوانی باشد. این مشکل 35 درصد از حمعیت جهان را تحت تاثیر خود قرار داده است و می تواند هزینه صدها میلیارد دلاری را به اقتصاد جامعه و دولت ها تحمیل کند. امروزه درمان این سوراخ های دندانی با درد و هزینه همراه است. محققان در این مطالعه به چگونگی بازسازی و ترمیم مینا دندان بعد از تخریب پرداخته اند.

این امری است چالش برانگیز زیرا مینای دندان یکی از سه بافت بسیار سخت و منحصربفرد دندان است. سلول هایی که مینای دندان را می سازند،‌بعد از تولید آن می میرند و در نتیجه قادر به بازسازی خود نیستند. ایده محققان این بود که اگر بتوانند درک کند که چگونه سلول ها، مینای دندان را به صورت طبیعی می سازند می تواند این فرایند را در آزمایشگاه و بدون کمک سلول ها شبیه سازی کنند.

این محققان رشته ای از اسیدهای آمینه را مهندسی کردند که حاوی تنها بخش مورد نیاز برای تولید کریستال مینا بود. طی هفت روز، پپتید کوچک تر مینای سنتتیک را رشد داد که دو برابر مینای طبیعی سخت بودند. نکته جالب در مورد این پپتید این است که ارزان قیمت بوده و می توان آن را به صورت یک ژل در آورده و به صورت یک محصول درمانی در قسمت های تخریب شده و حفرات دندانی قرار داد تا مینای از دست رفته ترمیم کند.

ترمیم مینای دندان | مینای دندان | تولید کریستال مینا | دندان | آناتومی دندانها | دندان انسان | اسامی دندانها با شکل | انواع دندان | دندان چیست | ساختمان دندان |تعداد ریشه های دندان | دندان عقل

ترمیم مینای دندان

کانال بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی

 لینک خبر

حذف پروتئین در مهره داران به کمک آنتی بادی سنتتیک جدید | حذف پروتئین | پروتئین‌های فلورسنت | GFP | آنتی بادی مصنوعی | آنتی بادی شتری | nanobody | ابداع روش نوین در تشخیص سرطان | تشخیص سرطان برپایه پروتئین مالاریایی | تشخیص سرطان | پروتئین مالاریایی | دانشگاه کوپنهاگن دانمارک | انگل مالاریا | بیومارکر | سلول‌های سرطانی

حذف پروتئین در مهره داران به کمک آنتی بادی سنتتیک جدید

“حذف پروتئین” در مهره داران به کمک آنتی بادی سنتتیک جدید

روش اصلی برای مطالعه نقش بیولوژیکی پروتئین‌ها اتصال آنها به پروتئین‌های فلورسنت (GFP) می‌باشد تا از این طریق و به کمک میکروسکوپ، آنها را در سلول‌های زنده مطالعه نمایند. با این وجود تعیین دقیق نقش هر پروتئین گاهی اوقات نیازمند حذف کامل آن از سلول و مشاهده نتایج حاصل از این حذف است.

محققین موسسه تحقیقاتی TU Dresden و Max Planck آلمان در یک همکاری مشترک موفق به ساختن آنتی بادی مصنوعی شده‌اند تا به وسیله آن مطالعات عملکردی پروتئین‌ها را تسهیل نمایند. آنتی بادی جدید با الحاق توالی تشخیص دهنده اکسین (AID) به یک آنتی بادی تشخیصی GFP که از لحاظ ساختاری شبیه آنتی بادی شتری (nanobody) می باشد، بدست آمده است.

در این روش علاوه بر رهگیری پروتئین‌های متصل به GFP می‌توانند در صورت اضافه شدن اکسین به محیط کشت سلولی، آنها را به طور کامل نابود کنند. در حالی که تمامی روش‌های از کار انداختن پروتئین‌ها (knockout) امروزه مبتنی بر تغیرات ژنتیکی است و معمولا موجوداتی که به این روش مهندسی شده‌اند قابلیت بقا ندارند. آنتی بادی جدید طراحی شده می‌تواند به صورت شرطی و در زمان دلخواه پروتئین مورد نظر را از کار بندازد.آنتی بادی مصنوعی جدید موجب “حذف پروتئین” شرطی پروتئین مهره داران می‌شود

روش اصلی برای مطالعه نقش بیولوژیکی پروتئین‌ها اتصال آنها به پروتئین‌های فلورسنت (GFP) می‌باشد تا از این طریق و به کمک میکروسکوپ، آنها را در سلول‌های زنده مطالعه نمایند. با این وجود تعیین دقیق نقش هر پروتئین گاهی اوقات نیازمند حذف کامل آن از سلول و مشاهده نتایج حاصل از این حذف است.

محققین موسسه تحقیقاتی TU Dresden و Max Planck آلمان در یک همکاری مشترک موفق به ساختن آنتی بادی مصنوعی شده‌اند تا به وسیله آن مطالعات عملکردی پروتئین‌ها را تسهیل نمایند. آنتی بادی جدید با الحاق توالی تشخیص دهنده اکسین (AID) به یک آنتی بادی تشخیصی GFP که از لحاظ ساختاری شبیه آنتی بادی شتری (nanobody) می باشد، بدست آمده است.

در این روش علاوه بر رهگیری پروتئین‌های متصل به GFP می‌توانند در صورت اضافه شدن اکسین به محیط کشت سلولی، آنها را به طور کامل نابود کنند. در حالی که تمامی روش‌های از کار انداختن پروتئین‌ها (knockout) امروزه مبتنی بر تغیرات ژنتیکی است و معمولا موجوداتی که به این روش مهندسی شده‌اند قابلیت بقا ندارند. آنتی بادی جدید طراحی شده می‌تواند به صورت شرطی و در زمان دلخواه پروتئین مورد نظر را از کار بندازد.

کانال بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی

لینک مقاله

بهبود تجزیه و تحلیل سلول به روش جدید | درمان سرطان | بیوتکنولوژی | زیست فناوری | سعید کارگر | بیوتکنولوژی پروتئین | میکروسکوپ ایمونوفلورسانس | زیست شناسی | مهندسی علوم زیستی | دکتر سعید کارگر

بهبود تجزیه و تحلیل سلول به روش جدیدی در میکروسکوپ ایمونوفلورسانس

 

بهبود تجزیه و تحلیل سلول به روش جدیدی در میکروسکوپ ایمونوفلورسانس

تعیین محل پروتئین ها در میان سلول ها و بافت ها به وسیله ی میکروسکوپ های ایمونوفلورسانس موجب توسعه و پیشرفت در زیست شناسی سلولی شده است.

دانشمندان روش جدیدی را توسعه دادند که تعداد پروتئین هایی را که در هر نمونه می توان تشخیص داد 10 برابر روش های پیشین است. این روش پربازده می تواند بیش از 40 پروتئین مختلف در نمونه های بیولوژیکی همراه با مکان آن ها را تشخیص بدهد.

این روش اطلاعاتی در مورد مقدار سطح بیان پروتئین ها در هزارن سلول تکی به طور همزمان، جزئیات توزیع آن در قسمت های مختلف سلول و اندامک های سلولی در هر سلول و محل تمام این اطلاعات در میان یک زمینه چند سلولی را به ما میدهد.

الگوریتم تصویری کامپیوتری این اطلاعات موجب می شود تا بتوان به پروفایلی از نقشه پروتئین های درون سلولی در پاسخ به محتوای دارویی مختلف که قابل کاربرد برای برای درمان سرطان می باشند، شرایط سلولی مختلف و… دست یافت.

 

دانلود مقاله

کانال بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی 


بهبود تجزیه و تحلیل سلول به روش جدید | درمان سرطان | بیوتکنولوژی | زیست فناوری | سعید کارگر | بیوتکنولوژی پروتئین | میکروسکوپ ایمونوفلورسانس | زیست شناسی | مهندسی علوم زیستی | دکتر سعید کارگر

New method refines cell sample analysis

Date:
August 2, 2018
Source:
University of Zurich
Summary:
Innovation in the field of biomedicine: Researchers have developed a novel method which increases more than tenfold the number of proteins that can be visualized per sample, making it possible to generate a comprehensive map of cellular organization across the various cellular states. This highly sophisticated and refined view can be used to advance precision medicine and is already being applied in cancer medicine

ساخت ابریشم فلورسنت قرمزی که باکتری های پاتوژن را می کشد.

Far-red fluorescent silk can kill harmful bacteria as biomedical and environmental remedy

ابریشم فلورسنت قرمز می تواند باکتری های مضر را بکشد میتوان از آن به عنوان چاره ای برای زیست پزشکی و زیست محیطی استفاده کرد.
محققین ژن mKate2 که سازنده پروتئین فلورسنت قرمز می باشد؛ درون میزبان ابریشم وارد کردند. تابش نور سبز موجب تولید گونه های فعال اکسیژن (ROS) می شود، که رادیکال های موثری برای از بین بردن آلودگی های ارگانیک و حمله به غشا و DNA پاتوژن ها می باشد.

ساخت ابریشم فلورسنت قرمزی که باکتری های پاتوژن را می کشد. ابریشم فلورسنت | پروتئین فلورسنت قرمز | سعید کارگر | بیوتکنولوژی | زیست فناوری | زیست فن آوری

ساخت ابریشم فلورسنت قرمزی که باکتری های پاتوژن را می کشد.
ابریشم فلورسنت | پروتئین فلورسنت قرمز
| سعید کارگر | بیوتکنولوژی | زیست فناوری | زیست فن آوری

زمانی که باکتری اکلای موجب بر روی این ابریشم فلوسنت به مدت ۶۰ دقیقه در معرض تابش نور سبز قرار میگیرد، نرخ باکتری های زنده ۴۵ درصد کاهش می یابد. محققین متوجه شدند که می توانند از این ابریشم برای فیلم، باند یا پارچه استفاده کرد.

Date: April 19 ,2018
journal : Advanced Science
Summary:
A silk hybrid material attacks bacteria when illuminated by a green light, thanks to a far-red fluorescent protein researchers transferred to its genetic makeup.

نویسنده : سعید کارگر

ساخت ابریشم فلورسنت قرمزی که باکتری های پاتوژن را می کشد. ابریشم فلورسنت | پروتئین فلورسنت قرمز | سعید کارگر | بیوتکنولوژی | زیست فناوری | زیست فن آوری

ساخت ابریشم فلورسنت قرمزی که باکتری های پاتوژن را می کشد.

لینک مقاله

Green Light Activated Photoreaction via Genetic Hybridization of Far-Red Fluorescent Protein and Silk

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

پلی آمید ، ابریشم ، نایلون زیستی ، هگزاپپتید ، فیبروئین ، Bombyx mori ، اریتروپوئتین ، فریتین ، اسپیدروئین ، نایلون زیتس ، آدیپیک اسید ، بیوپلیمرها ، پلی آمیدها

بیوپلیمرها : پلی آمیدها

بیوپلیمرها : پلی آمیدها

کلیات :

پپتیدها، پروتئین ها و آنزیم ها از نظر ساختاری پلی آمید می باشند. ابریشم، هم یک پلی آمید است که از هزاران سال پیش به عنوان یک ماده در صنعت نساجی در آسیا مورد استفاده قرار می گیرد. انواع دیگری از پلی آمید ها پتانسیل استفاده به عنوان پلیمرهای هوشمند را دارند و می توان آن ها را به روش های بیوتکنولوژیک تولید کرد. از میان این پلیمرها می توان به ابریشم عنکبوت، پروتئین های اتصالی در صدف ها یا مواد سازنده ی مروارید اشاره کرد.

در حال حاضر انواع مهمی از پلی امیدها از مواد با پایه ی پتروشیمی تولید می شوند مانند نایلون و پرلون. این مواد به عنوان فیبرهای ترموپلاستیک، طناب، پیچ لنگر یا مواد عایق به کار گرفته می شوند. اگرچه تولید چنین پلی آمیدهایی از مواد تجدیدپذیر (نایلون زیستی) از پتانسیل های قابل توجه بیوتکنولوژیکی می باشد هنوز هم مواد اولیه برای کاربرد وسیع بسیار هزینه بر است.

جز ساختاری و سازنده ی ابریشم، فیبروئین می باشد. فیبروئین از واحدهای تکرارشونده ی هگزاپپتید تشکیل شده است . پلی آمید ، ابریشم ، نایلون زیستی ، هگزاپپتید ، فیبروئین ، Bombyx mori ، اریتروپوئتین ، فریتین ، اسپیدروئین ، نایلون زیتس ، آدیپیک اسید ، بیوپلیمرها ، پلی آمیدها

جز ساختاری و سازنده ی ابریشم، فیبروئین می باشد. فیبروئین از واحدهای تکرارشونده ی هگزاپپتید تشکیل شده است

ابریشم :

جز ساختاری و سازنده ی ابریشم، فیبروئین می باشد. فیبروئین از واحدهای تکرارشونده ی هگزاپپتید و فاصله اندازها تشکیل شده است. مقادیر زیاد گلایسین و تشکیل پیوندهای هیدروژنی زیاد منجر به بسته بندی بسیار محکم و پایدار صفحات بتا (β-sheets) می شود.

فیبروئین توسط لارو کرم ابریشم Bombyx mori تولید می شود و همراه با پروتئین جانبی سریسین ترشح می شود. تا کنون ظرفیت بالای این سیستم ترشحی برای تولید پروتئین های ترانس ژنیک مانند اریتروپوئتین، فریتین یا ابریشم عنکبوت به کار گرفته شده است و چنین پروسه هایی در آستانه ی صنعتی شدن در ژاپن می باشد.

 

اسپیدروئین ها :

اسپیدروئین ها پلی آمیدهای بسیار متغیر هستند که توسط نخ ریسک ها به عنوان مثال Nephila claviceps تولید می شوند. خصوصیات الاستیک و پتانسیل تکنیکی بالایی دارند ابریشم عنکبوت 30% کشسانی دارد و به عنوان یکی از ترکیبات جلیقه ی ضد گلوله مورد بررسی می باشد (BioSteel). اسپیدروئین مانند ابریشم از پلی پپتیدهای تکرار شونده تشکیل شده است. این پلی آمید در E. coli، Pichia pastoris و حیوانات ترانس ژن با استفاده از ژن های سنتتیک بهینه سازی شده برای ارگانیسم میزبان بیان شده است.

پروتئین های چسبنده در صدف ها دو کفه ای ، پلی آمید ، ابریشم ، نایلون زیستی ، هگزاپپتید ، فیبروئین ، Bombyx mori ، اریتروپوئتین ، فریتین ، اسپیدروئین ، نایلون زیتس ، آدیپیک اسید ، بیوپلیمرها ، پلی آمیدها

ابریشم عنکبوت

اگرچه بازده اسپیدروئین های نوترکیب هنوز محدود به چند گرم در لیتر محیط کشت فرمنتاسیون می باشد. بزرگترین چالش برای ساخت ابریشم عنکبوت، تهیه ی فیبرهای به اندازه ی کافی بلندی است که بتوان در تجهیزات تکنیکی به درازا کشیده شود. یکی از راه حل های مناسب مهندسی، شبیه سازی سیستم نخ ریسی عنکبوت می باشد که در حال حاضر در حال بررسی است (AMSilk, Spider).

پروتئین های اتصالی :

صدف ها، به عنوان مثال Mytilus edilis از طریق یک پلی آمید که در آب سفت می شود به سطوح صاف از جمله پوسته ی خرچنگ متصل می شود و با این شگرد در فواصل و مسافت های زیادی پراکنده می گردد. وزن مولکولی پروتئین پیش ساز این پروتئین متصل شونده حدود kDa 130 می باشد و غالبا از آمینواسیدهای هیدروفیل مانند تیروزین، سرین، ترئونین، لایزین و پرولین تشکیل شده است. رزیدوهای تیروزین و پرولین طی ترشح تحت هیدروکسیلاسیون پس از ترجمه قرار می گیرد و به 3- یا 4-هیدروکسیل-L-پرولین یا O-هیدروکسی تیروزین (DOPA) تبدیل می شود.

این رزیدوها زمانیکه ترشح می شوند در حضور اکسیژن ساختارهای کینوئیدی تشکیل می دهند که پلیمریزاسیون زنجیره های پپتیدی را آغاز می کند. با بهینه سازی کاست ژن سنتتیک، بیان خوبی از پروتئین پیش ساز در E. coli حاصل می شود. ژن های مراحل تغییرات پس از ترجمه در ایجاد اتصال دخیل هستند اگرچه امکان کلون کردن آن ها در E. coli فراهم نیست. در نتیجه پروتئین پیش ساز جداسازی می شود و با تیروزیناز قارچی به پپتید پلی هیدروکسیله اکسید می گردد. سپس L-آسکوربیک اسید اضافه می شود تا از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری شود. یک چسب تجاری بر پایه ی این ماده در حال تولید و بررسی برای کاربردهای دندانپزشکی می باشد.

سنتز بیو نایلولن ، پلی آمید ، ابریشم ، نایلون زیستی ، هگزاپپتید ، فیبروئین ، Bombyx mori ، اریتروپوئتین ، فریتین ، اسپیدروئین ، نایلون زیتس ، آدیپیک اسید ، بیوپلیمرها ، پلی آمیدها

سنتز بیو نایلولن

نایلون زیتس :

نایلون سنتز شده ی پتروشیمیایی از دو بلوک ساختاری C6 شامل آدیپیک اسید و هگزامتیلن دی آمین (PA) تشکیل می شود. پنتامتیلن دی آمین را می توان در یک پروسه ی فرمنتاسیون از طریق دکربوکسیلاسیون L-لیزین و فشرده سازی با آدیپیک اسید به PA 56 که خصوصیاتش شبیه به PA66 است تولید می شود. آدیپیک اسید به روش پتروشیمیایی از سیکلوهگزان یا سیکلوهگزانول تولید می شود اما در حال حاضر مسیرهای بیوتکنولوژیکی ایجاد شده است که این دی کربوکسیلیک اسید را از گلوکز یا اسیدهای چرب تولید می کنند.

پروتئین های چسبنده در صدف ها دو کفه ای ، پلی آمید ، ابریشم ، نایلون زیستی ، هگزاپپتید ، فیبروئین ، Bombyx mori ، اریتروپوئتین ، فریتین ، اسپیدروئین ، نایلون زیتس ، آدیپیک اسید ، بیوپلیمرها ، پلی آمیدها

پروتئین های چسبنده در صدف ها دو کفه ای

بنابراین تولید نایلون سبز موسوم به PA66  از نظر تکنیکی امکانپذیر است اما هنوز بسیار گران است و مقرون به صرفه نیست. درحال حاضر دی کربوکسیلیک اسیدهای با زنجیره ی طولانی تر (C-12) (از ریسینولئیک اسید با فرآوری قلیایی) یا دودکان دی کربوکسیلیک اسید (با اکسداسیون نهایی لائوریک اسید) به طور تجاری در دسترس هستند. بنابراین، Pa 510, 512, 610, 612 و سایر پلی آمیدها را می توان از بلوک های ساختاری بیولوژیکی تولید کرد. اگرچه هنوز هزینه های بالای تولید این مواد به ازای مزایای تولید یا کاربرد از طرف بازار مورد پذیرش قرار نگرفته است.

 

 

نویسنده : طاهره صادقیان _ دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی دارویی _ علوم پزشکی اصفهان

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین – روش های طراحی پروتئین

کلیات طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین :

طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین، اشاره به اصلاح توالی پروتئین با استفاده از روش­های ژنتیکی دارد. تکنیک های مهندسی پروتئین جهت

1) شناسایی مکانیزم­های آنزیم،

2) تغییر محل اتصال آنزیم یا آنتی بادی به صورت ارادی،

3) تغییر خواص کلی آنزیم، مانند پایداری آنزیم در برابر دمای بالا، pH شدید، پروتئاز­ها، حلالیت آن یا  خاصیت آنتی ژنی آن انجام میگیرد.

اگر یک ساختار پروتئینی شناخته شده به عنوان نقطه آغازگر استفاده شود و اسیدهای آمینه یا توالی های منحصر به فرد با محل­های موتاژنز هدفمند اختصاصی جایگزین شوند، که به آن پروتکل طراحی پروتئینی هوشمندگفته  می شود. تبادل ژنتیکی اسید آمینه به طور تصادفی و انتخاب بازده توسط خواص بهبود یافته خود، تکامل هدایت شده خوانده می­شود.

کلیات طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین ، طراحی پروتئین ، مهندسی پروتئین ، NMR ، نمایش فاژ ، جهش زایی تصادفی ، Gene shuffling ، متد های کلی طراحی پروتئین ، متد های کلی طراحی مهندسی پروتئین ، موتاژنز طراحی پروتئین ، طراحی پروتئین هوشمند ، تکامل هدایت شده طراحی پروتئین ، بیوتکنولوژی ، زیست فناوری ، سعید کارگر

کلیات طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین

متد های کلی طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین :

هر دو طراحی پروتئین هوشمند و تکامل هدایت شده، نیاز به ژن کدگذاری پروتئین دارند. برای طراحی پروتئین هوشمند، اطلاعات ساختاری در مورد پروتئین مورد نیاز است؛ برای آن می توان از ساختار اشعه ایکس، از داده های ساختاری NMR یا از یک مدل ساختاری حاصل از ساختار سوم پروتئین ­های مرتبط و هماهنگ با مدل سازی همولوگ استفاده کرد.پ

کلیات طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین ، طراحی پروتئین ، مهندسی پروتئین ، NMR ، نمایش فاژ ، جهش زایی تصادفی ، Gene shuffling ، متد های کلی طراحی پروتئین ، متد های کلی طراحی مهندسی پروتئین ، موتاژنز طراحی پروتئین ، طراحی پروتئین هوشمند ، تکامل هدایت شده طراحی پروتئین ، بیوتکنولوژی ، زیست فناوری ، سعید کارگر

مثال هایی از طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین

موتاژنز طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین :

 در طراحی پروتئین های هوشمند، اسید آمینه­ های منحصر­به فرد مبادله، یا یک توالی آمینواسیدی معرفی یا حذف می شود. این فرآیند در سطح DNA و توسط PCR انجام می شود. پروتکل­ های متعددی در دسترس هستند که انجام این تغییرات را با روش های سریع، ساده و قابل اطمینان امکان پذیر می سازد. برای موتاژنز تصادفی، ژن را می توان در یک سلول میزبان E. coli کلون کرد که مکانیزم­ های اصلاح DNA آن مختل شده و تحت شرایط جهش­زا کشت داده می شود. متعاقبا ، یک پروتکل PCR به کار گرفته می شود  که در آن با اضافه کردن یون های Mn2+ یا مواد دیگر باعث افزایش تعداد اشتباهات ساختگی در طول افزایشDNA می شود (1-3%). روش جابجایی ژن[1]، یکی دیگر از روش هایست که بر اساس ایجاد یک کتابخانه قطعات DNA از ژن های مرتبط (تطابق توالی آنها حدود 80٪) و ترکیب مجدد قطعات با روش PCR، و سپس غربالگری با توان بالا برای خواص مطلوب انجام می گیرد.

طراحی پروتئین از طریق موتاژنز تصادفی ، طراحی پروتئین ، مهندسی پروتئین ، NMR ، نمایش فاژ ، جهش زایی تصادفی ، Gene shuffling ، متد های کلی طراحی پروتئین ، متد های کلی طراحی مهندسی پروتئین ، موتاژنز طراحی پروتئین ، طراحی پروتئین هوشمند ، تکامل هدایت شده طراحی پروتئین ، بیوتکنولوژی ، زیست فناوری ، سعید کارگر

طراحی پروتئین از طریق موتاژنز تصادفی

طراحی پروتئین هوشمند 

ساختار سوم پروتئین معمولا توسط کریستالوگرافی اشعه ایکس و گاهی توسط تکنیک های  NMR سه بعدی از پروتئین­ های 13C- و 15N- حاصل می شود. از سال 2014، مختصات بیش از ،000 100ساختار پروتئین در ProteinDatabase (PDB) موجود است که از طریق اینترنت به شکل بین المللی قابل دسترسی هستند. اگر توالی پروتئین مد نظر، بیش از 30٪ همولوژی با پروتئینی که مختصات آن در دسترس است نشان دهد، مدل سازی همولوژی از ساختمان ناشناخته ای که بر اساس مختصات شناخته شده انجام شده  یک مدل ساختاری از پروتئین ناشناخته را فراهم می­کند که برای آزمایشات جهش زایی به اندازه کافی دقیق است.

تا کنون، با توجه به قدرت محدود کامپیوتر، چنین شبیه سازی تنها در خلاء امکان پذیر بود. با ظهور ابرکامپيوترها و کامپيوترهاي بسيار موازي، مدل­سازي ساختار پروتئين، پروتئين هاي جهش یافته و اتصال آنها به سوبسترا يا آنتي ژن­ها ميتواند در حلال انجام شود (براي اين منظور ممکن است محاسبات مکانیک مولکولی (محاسبات نیروی میدان) از تعاملات چند ده تا هزاران اتم مورد نیاز باشد!). با وجود پیشرفت، پیش بینی هایی که از این روش ها در روش های نرم افزاری حاصل می شود، بایستی معمولا با چندین دوره شبیه سازی و آزمایش­های ژنتیکی (چرخه های مهندسی پروتئین) بهینه شوند. طراحی پروتئین اغلب با جایگزینی همه اسیدهای آمینه پروتئین ­زا در محل ­هایی، همراه است که با جای خالی سوبسترا یا با توجه به بررسی های آنالوژِی به عنوان محل­های مربوطه، برای اتصال یک سوبسترا (اشباع موتاژنز) انتخاب شده­اند.

 

تکامل هدایت شده طراحی پروتئین یا مهندسی پروتئین

در این روش بر خلاف طراحی پروتئین هوشمند، مدل های ساختاری برای این تکنیک ضروری نیستند. برای بهینه سازی اتصال آنتی بادی­های انتخابی، تکنیک نمایش فاژ (phage display) به طور موثر مورد استفاده قرار گرفته است: این اجازه می دهد تا کتابخانه های بزرگ از آنتی بادی­ های جهش یافته (تا 10  10) غربالگری شوند. در مورد آنزیم ها، ژن کد گذار تحت جهش زایی تصادفی قرار می گیرد، ژن­های جهش یافته در یک کتابخانه جهش یافته بیان می شوند و جهش ­ها برای خواص مد نظر مورد بررسی قرار می گیرند.

با برنامه های جهش زایی اشباع مکرر، رویکردهای هدفمندتر برای بررسی توالی پروتئین بزرگ به سرعت در دسترس قرار می گیرد. بررسی کیفیت آنزیم از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است چرا که سرعت ایجاد و همچنین کیفیت جهش را تعیین می کند. در سال های اخیر، این روش نتایج خوبی برای توسعه آنزیم­ های صنعتی به ارمغان آورده است. برای مثال در تغییر سوبسترای اختصاصی آنها یا ثبات ترمو- و آلکالی آنها. سیستم های رباتیک یا تجهیزات FACS[2] برای این روش ها مورد استفاده قرار گرفته است.

تکامل هدایت شده طراحی پروتئین ، طراحی پروتئین ، مهندسی پروتئین ، NMR ، نمایش فاژ ، جهش زایی تصادفی ، Gene shuffling ، متد های کلی طراحی پروتئین ، متد های کلی طراحی مهندسی پروتئین ، موتاژنز طراحی پروتئین ، طراحی پروتئین هوشمند ، تکامل هدایت شده طراحی پروتئین ، بیوتکنولوژی ، زیست فناوری ، سعید کارگر

تکامل هدایت شده طراحی پروتئین

[1] Gene shuffling

[2] flow-activated cell sorters

 

نویسنده : ساناز فرخی – دانشجو ارشد بیوتکنولوژی میکروبی 

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

کروماتوگرافی برهمکنش آبگریز - Hydrophobic interaction chromatography - HIC

کروماتوگرافی برهمکنش آبگریز – Hydrophobic interaction chromatography – HIC

کروماتوگرافی برهمکنش آبگریز

کروماتوگرافی برهمکنش آبگریز (HIC) :

در این روش پروتئین ها براساس تفاوت در میزان هیدروفوبیسته سطحشان از یکدیگر جدا می شوند، بدین صورت که میانکنش برگشت پذیر بین نواحی غیرقطبی در سطح پروتئین و لیگاندهای هیدروفوب تثبیت شده بر روی ہستر ستون کروماتوگرافی شکل می گیرد. پروتئین ها براساس تفاوت در میزان اسیدآمینه های هیدروفوب سطحی شان از یکدیگر تفکیک می شوند. این روش می تواند در فرآیندهای تخلیص چند مرحله ای به عنوان یکی از روش های میانی بکار گرفته شود.

عوامل موثر بر میانکنش هیدروفوب و لیگاند هیدروفوب در HIC :

میانکنش بین پروتئین های هیدروفوب و لیگاندهای هیدروفوب تحت تاثیر چند پارامتر است:

۱- نوع لیگاند

نوع لیگاند تثبیت شده (مثلا آلکیل یا آریل) تعیین کننده ویژگی جذب پروتئین می باشد. بطور کلی لیگاندهای آلکیل هیدروفوبیسیته بیشتری نسبت به آریل ها دارند. هرچقدر میزان لیگاندهای هیدروفوب تثبیت شده بیشتر باشد ظرفیت اتصال به پروتئین ستون نیز افزایش مییابد (شکلی زیر تعدادی از لیگاندهای هیدروفوب را نشان میدهد.)

معمول ترین رزین ها با گروه های هیدروفوب لینک شده به آگارز که در کروماتوگرافی HIC استفاده می شود.

معمول ترین رزین ها با گروه های هیدروفوب لینک شده به آگارز که در کروماتوگرافی HIC استفاده می شود.

معمول ترین رزین ها با گروه های هیدروفوب لینک شده به آگارز که در کروماتوگرافی HIC استفاده می شود.

معمول ترین رزین ها با گروه های هیدروفوب لینک شده به آگارز که در کروماتوگرافی HIC استفاده می شود.

۲- نوع ماتریکس

ماتریکس یا بستر ستون باید خنثی و البته هیدروفیل باشد تا میانکنش های یونی بین پروتئین و ماتریکس وجود نداشته باشد. دو بستر هیدروفیل مناسب که بسیار استفاده می شوند، آگارز کراس لینک شده یا کوپلیمرهای سنتتیک می باشند.

۳- نوع و غلظت نمک

یک غلظت نمکی بالا میانکنش را افزایش می دهد در حالیکه پائین آوردن غلظت نمکی میانکنش هیدروفوب را تضعیف می کند. باید به نوع نمک نیز توجه نمود بطوریکه نمک های کائوتروپ مثل سولفات یا کلراید منیزیم در آن اصلاً مناسب نیستند و میانکنش های هیدروفوب را تضعیف می کنند. برعکس سدیم، پتاسیم یا آمونیوم سولفات میانکنش های هیدروفوب را تقویت می کنند.


مقالات مرتبط :

ویدیو کروماتوگرافی تعویض یونی (IEC)

ویدیو کروماتوگرافی برهمکنش آبگریز (HIC)


pH -4

زمانیکه pH نزدیک pI است بار پروتئین نزدیک به صفر است و میانکنش های هیدروفوب بدلیل کاهش دافع های الکتروتستاتیک بین مولکول های پروتئین حداکثر است. بطور کلی افزایش pH در بسیاری از مورد با تضعیف میانکنش های هیدروفوب همراه است. البته لازم به ذکر است که اثر pH در کروماتوگرافی HIC کمی پیچیده است.

 ۵- حرارت

نقش حرارت در این کروماتوگرافی پیچیده است اما بطور کلی بالا بردن حرارت درگیری پروتئین با ستون را افزایش می دهد.

6- افزودنی ها

الکل ها، دترجنت ها و نمک های کائوتروپ میانکنش های لیگاند- پروتئین را در HIC تضعیف می کنند و باعث جدا شدن ترکیبات متصل شده از ستون می شوند، لذا هنگام استفاده از افزودنی ها باید دقت کافی بکار برد.

نتیجه گیری :

بنابراین پروتئین های متصل شده به رزین میتوانند با کاهش غلظت نمک، بالا بردن pH یا افزودن الکل ها و دترجنت ها از ستون جدا و شسته شوند.

[fvplayer src=”https://biotecher.ir/wp-content/uploads/2017/12/HIC-Chromatography-1.mp4″ width=”640″ height=”360″]

نویسنده : سعید کارگر

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

 

کروماتوگرافی برهمکنش آبگریز

کروماتوگرافی برهمکنش آبگریز

 

انواع كروماتوگرافی – کروماتوگرافی تعویض یونی (IEC)

کروماتوگرافی تعویض یونی

کروماتوگرافی

کروماتوگرافی به يک سری تکنیک های جداسازی گویند که در آنها مولکول ها میان دو فاز (فاز ثابت و فازمتحرک) از یکدیگر جدا می شوند. مولکول هایی که تمایل بالایی به فاز ثابت دارند، نسبت به آنهایی که به فاز متحرک تمایل نشان میدهند با سرعت کمتری حرکت می کنند. فاز ثابت در کروماتوگرافی بستر خلل و فرج داری است که درون ستون قرار گرفته و فاز متحرک محلول شستشو است که از بالای ستون به درون آن پمپ می شود. براساس اینکه فاز متحرک مایع یا گاز باشد انواع کروماتوگرافی های مایع و گازی وجود خواهد داشت. 

کروماتوگرافی تعویض یونی (IEC)

این روش براساس تفاوت بار سطحی در پروتئین ها آن ها را از یکدیگر جدا می کند. تخلیص بر پایه یک میانکنش برگشت پذیر بین یک پروتئین باردار و یک بستر یا لیگاند با بار مخالف (برهمکنش های یونی) است.

کروماتوگرافی تعویض یونی براساس تفاوت بار سطحی در پروتئین ها آن ها را از یکدیگر جدا می کند. تخلیص بر پایه یک میانکنش برگشت پذیر بین یک پروتئین باردار و یک بستر یا لیگاند با بار مخالف (برهمکنش های یونی) است.

کروماتوگرافی تعویض یونی براساس تفاوت بار سطحی در پروتئین ها آن ها را از یکدیگر جدا می کند. تخلیص بر پایه یک میانکنش برگشت پذیر بین یک پروتئین باردار و یک بستر یا لیگاند با بار مخالف (برهمکنش های یونی) است.

در این روش پروتئین هایی که خالص می شوند رقیق نمی شوند (برعکس روش ژل فیلتراسیون). تعویض کننده های یونی بسترهایی هستند که در آنها گروه های اسیدی و یا قلیایی متعددی وجود دارد. تعویض کننده های یونی قلیایی شامل گروه های با بار مثبت اند که تعویض کننده آنیونی نامیده میشوند. تعویض کننده های کاتیونی حامل گروه های با بار منفی اند که گروه های با بار مثبت را جذب می کنند .

انتحاب رزین تعویض کننده یونی - کرماتوگرافی تعویض یونی

انتحاب رزین تعویض کننده یونی

بار سطحی پروتئین ها به pH محیط بستگی دارد. زمانیکه pH بالاتر از نقطه ایزوالکتریک پروتئین (pl) است، پروتئین هدف بار منفی دارد و قادر به اتصال به یک لیگاند با بار مثبت (تعویض کننده آنیونی با بار مثبت) می باشد. زمانیکه pH پائین تر از نقطه ایزوالکتریک باشد پروتئین هدف بار مثبت پیدا می کند و  قادر به اتصال به یک تعویض کننده کاتیونی با بار منفی خواهد بود.

 

ار سطحی پروتئین ها به pH محیط بستگی دارد. زمانیکه pH بالاتر از نقطه ایزوالکتریک پروتئین (pl) است، پروتئین هدف بار منفی دارد و قادر به اتصال به یک لیگاند با بار مثبت (تعویض کننده آنیونی با بار مثبت) می باشد.

ار سطحی پروتئین ها به pH محیط بستگی دارد. زمانیکه pH بالاتر از نقطه ایزوالکتریک پروتئین (pl) است، پروتئین هدف بار منفی دارد و قادر به اتصال به یک لیگاند با بار مثبت (تعویض کننده آنیونی با بار مثبت) می باشد.

کروماتوگرافی تعویض کاتیونی و آنیونی :

شایان ذکر است که هرچه pH محلول فاصله بیشتری از pl پروتئین داشته باشد اتصال پروتئین به بستر محکم تر صورت می گیرد. به دلیل اینکه اتصالات الکتروستاتیک در قدرت یونی پائین انجام می شوند لذا اولین مرحله (یعنی اتصال) در این روش در قدرت های یونی پائین صورت خواهد گرفت، سپس شرایط تغییر کرده و ترکیبات متصل شده با افزایش قدرت يونی- افزایش غلظت نمک یا تغییر pH – که بصورت گرادیان یا مرحله به مرحله اعمال می شود از ستون شسته و جدا می شوند. در این روش معمولا پروتئین هدف به ستون متصل می شود امادر صورت لزوم میتوان ناخالصی ها را هم به متون متصل کرد و پروتئین هدف را در همان مرحله اول جداسازی کرد. شایان ذکر است که این روش معمولاً جزء روش های میانی در پروسه تخلیص پروتئین می باشد. 

 

بافرهای رایج برای کروماتوگرافی تعویض کاتیونی و آنیونی

بافرهای رایج برای کروماتوگرافی تعویض کاتیونی و آنیونی

[fvplayer src=”https://biotecher.ir/wp-content/uploads/2017/12/The-Principle-of-Ion-Exchange-Chromatography.mp4″]

 

نویسنده : سعید کارگر

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی