فهرست مطالب

نشریه زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس
سال یازدهم شماره 3 (پیاپی 26، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/06/22
  • تعداد عناوین: 10
|
  • زیبا نجمی*، غلامحسین ابراهیمی پور صفحات 257-263

    علی رغم مزیت های بیوسورفاکتانت ها در مقابل سورفاکتانت های شیمیایی، بدلیل هزینه های بالای تولید استفاده گسترده از بیوسورفاکتانت ها محدود شده است. استفاده مواد اولیه ارزان قیمت مانند محصولات جانبی و ضایعات کارخانجات و صنایع مختلف ممکن است تا حد زیادی باعث کاهش هزینه های تولید گردد. با توجه به تنوع و فراوانی مختلف این مواد در کشور های متفاوت مواد اولیه استفاده شده متنوع می باشد. در ایران علاوه بر ترکیبات هیدروکربنی، ملاس نیز از عمده ترین محصولات جانبی به شمار می رود. در این مطالعه از میان 16 باکتری تجزیه کننده نفت با تکنیک های مقدماتی تشخیص تولید کننده های بیوسورفاکتانت، سویه Pseudomonas aeruginosa ZN به عنوان کاراترین سویه شناسایی شد. برای تعیین بهترین غلظت ملاس برای رشد باکتری و تولید بیوسورفاکتانت غلظت های 2-12 درصد (v/v) بکار گرفته شد. باکتری قادر به رشد و تولید بیوسورفاکتانت در تمام غلظت های تست شده بود اما بیشترین میزان رشد و تولید در غلظت های 4-6 درصد (v/v) مشاهده شد. هم چنین در غلظت بهینه ملاس قادر به کاهش کشش سطحی از 70 تا مقدار 32-34 میلی نیوتن/ متر بوده است. غلظت های بالاتر از 6 درصد اثر مهاری برروی رشد باکتری و تولید بیوسورفاکتانت دارد. برای شناسایی نسبی بیوسورفاکتانت تولید شده عملیات بازیابی با روش های رسوب دهی با اسید و استخراج با حلال (اتیل استات: هگزان) صورت گرفت و روش های مختلف رنگ آمیزی کاغذهای TLC و مایع های رویی محیط کشت فاقد باکتری نشان داد که دو بیوسورفاکتانت تولیده شده از جنس گلیکولیپید می باشند.

    کلیدواژگان: محصولات جانبی، ملاس، بازیابی، شناسایی نسبی
  • شهریار حسن نیا، مینا بحری، فاطمه گشتاسبی، بهاره دبیرمنش* صفحات 265-272

    فیبرینوژن یکی از اجزای اصلی آبشار انعقادی است و به دنبال آسیب بافت، به سرعت، داربست نامحلول فیبرینی را تشکیل می دهد. فیبرین یک زیست پلیمر رشته ای است که به طور طبیعی در هنگام لخته شدن خون از پلیمریزاسیون فیبرینوژن تشکیل می شود. پس از آسیب های بافتی و شروع آبشار انعقادی، پلیمریزاسیون فیبرینوژن محلول توسط آنزیم ترومبین در یک شبکه فیبرین نامحلول آغاز و با همراهی پلاکت ها، لخته خون را تشکیل می دهند. این شبکه فیبرین برای ایجاد هموستاز پس از آسیب بافتی بسیار حایز اهمیت است. این زیست پلیمر بدن همچنین به عنوان یک داربست موقت در ترمیم زخم نقش اصلی را ایفا می کندوبه دلیل ویژگی ساختاری و عملکرد فیزیولوژیک منحصربفرد خود، در پزشکی بازساختی مورد استفاده قرار میگیرد. فیبرین قادر به انتقال پروتئین های ماتریس خارج سلولی (ECM) مانند فیبرونکتین و فاکتورهای رشد است. از انواع داربست های اصلی فیبرینی مانند فیبرین غنی از پلاکت (PRF) و پلاسمای غنی از پلاکت (PRP) به عنوان زیست مواد اتولوگ در پزشکی بازساختی، ترمیم زخم، ارتوپدی و درمان های بازسازی و زیبایی پوست مورد استفاده قرار می گیرند. مشتقات و محصولات تخریب فیبرین نیز با تحریک نفوذ سلول ها و بازسازی بافت، نقش مهمی در روند ترمیم زخم ایفا می کنند و آنها به طور گسترده به عنوان ماده بیولوژیکی در توسعه محصولات جدید برای بیش از یک قرن مورد استفاده قرار گرفته اند.

    کلیدواژگان: فیبرین، هموستاز، ترمیم زخم، مهندسی بافت
  • مهسا تیرمومنین، فرنگیس عطائی*، سامان حسین خانی صفحات 273-278

    مهارکننده آپوپتوز (IAP) یک خانواده از پروتئین ها هستند که با مهار فعالیت کاسپاز مرگ سلول را متوقف می کنند. Survivin کوچکترین پروتئین شناخته شده از این خانواده است که در سلول های سرطانی مشاهده می شود اما در بافت های نرمال بجز بافت جنینی مشاهده نشده است. survivin ممکن است به عنوان یک مارکر جدید برای شناسایی و درمان سرطان مورد استفاده قرار گیرد. هدف از این پژوهش، کلونینگ ژن survivin در وکتور pET-28a  و بیان پروتئین در باکتری E.coli بود. ژن survivin با روش PCR و با استفاده از پرایمرهای اختصاصی و الگوی pcDNA-survivin  تکثیر شد. محصول PCR و پلاسمید pET-28a با آنزیم های محدودگر  HindIII/NheIبرش داده و survivin درون وکتور برش خورده الحاق شد. سپس محصول الحاق شده به باکتری E.coli DH5a ترنسفورم و با استفاده از آنتی بیوتیک کانامایسین غربالگری شد. کلونی ها با روش PCR ارزیابی شده و پلاسمید کلونی مثبت با روش هضم دوگانه غربالگری شده، در نهایت یک کلونی مثبت با تعیین توالی تایید شد. پلاسمید نوترکیب با روش شیمیایی به باکتری بیانی E.coli (BL21)  ترنسفورم شد. بیان survivin  در شرایط مختلف انجام و سطح بیان با SDS-PAGE بررسی شد. اندازه قطعه تکثیرشده توسط PCR با استفاده از ژل آگارز تایید شد. پلاسمید pET-28a برش خورده نیز فعالیت آنزیمی را تایید کرد. قطعه کلون شده پس از توالی یابی تشابه 100% با survivin انسانی داشت. افزودن IPTG موجب بیان پروتئین survivin در تمام شرایط خصوصا در دمای 37 درجه سانتیگراد از زمان 2 ساعت پس از القا شد اما در تمام شرایط، عمده survivin بیان شده در باکتری به صورت تجمعی بود.

    کلیدواژگان: Survivin، PCR، کلونینگ، pET-28a، BL21(DE3)
  • متین سادات قافله باشی، پروانه مقامی*، عبدالحسین شاهوردی، داود دورانیان، مرجان صباغیان صفحات 279-285

    اتوجه به شکل گیری و تکامل حیات در کنار میدان های مغناطیسی استاتیک ،مواجهه دایمی توانایی سازش را به موجودات داده است .مغناطیس درمانی از شاخه های طب مکمل  محسوب می شود ،که با استفاده از میدان های مغناطیسی با شدت پایین و غیر مضر به بدن صورت می گیرد. با مطالعه بر روی  زوج های نابارور،20درصد عامل مردانه، تنها علت ناباروری است ودر 50درصد موارد به عنوان یکی از عوامل مداخله کننده محسوب می شود. یکی از عوامل تاثیر گذار مربوط به ناباروری در مردان مربوط به اسپرم است . در تحقیق حاضر ،نمونه های نرمال تحت میدان مغناطیسی در شدت های 6،1 و12 میلی تسلا و در بازه های زمانی 3،1 و5 ساعت قرارگرفتند . بررسی های میزان حرکت اسپرم توسط نرم افزارکاسا وهمچنین میزان زندمانی اسپرم ها توسط رنگ آمیزی ایوزین نکروزین ونیز مورفولوژی توسط رنگ آمیزی پاپانیکولا انجام گرفت .نتایج این مرحله بر روی اسپرم های نرمال نشان دهنده ینتایج نشان دهنده تاثیر میدان مغناطیسی برحرکت اسپرم های تحت تاثیر میدان است  و کاهش معناداری در حرکت اسپرم هایی که تحت اثر میدان نبودند مشاهده شد .همچنین بررسی های مورفولوژی نشان دهنده عدم تاثیر میدان مغناطیسی بر مورفولوژی اسپرم است .در آزمایش های زنده مانی ،اسپرم هایی که تحت اثر میدان مغناطیسی نبودند باکاهش معناداری همراه بود ونیز مورفولوژی اسپرم بدون تغییر است.

    کلیدواژگان: میدان مغناطیسی استاتیک، ناباروری مردان، پارامترهای اسپرم
  • فاطمه آبیار فیروزآبادی*، فاطمه بامدادی، رضا بهجت منش اردکانی صفحات 287-296

    در این تحقیق، ابتدا ساختار سه داروی رایج ضد سرطان شامل 6-تیو گوانین (6-TG)، هیدروکسی اوره (NH) و بوسولفان با استفاده از محاسبات کوانتومی بهینه و انرژی ساختار بهینه شده به دست آمد، همچنین بهینه سازی ساختار نانوذره طلا نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت به منظور بررسی چگونگی برهم کنش داروها با نانوذره، مکان های مختلف برهم کنش دارو با نانو ذره محاسبه شد و پایدارترین ساختار به منظور مطالعه بیشتر انتخاب شد. این محاسبات با استفاده از FHI-aims، که یک بسته نرم افزاری بر پایه نظریه تابعی چگالی توسعه یافته است، انجام شده اند. طول پیوند و بهترین انرژی برهم کنش در این پژوهش گزارش شده است. به منظور بررسی بهتر مکان برهم کنش ، نوع اوربیتا ل های درگیر و شکل آنها نیز نشان داده شده است. بررسی انرژی گاف نشان داد کمترین انرژی مربوط به کمپلکس نانو ذره طلا با داروی 6-تیوگوانین است که تایید کننده پایداری شیمیایی این دارو با نانو ذره است. بررسی ها نشان داد که انرژی اتصال نانو ذره طلا با داروها به ترتیب بوسولفان، هیدروکسی اوره ، 6-تیوگوانین است. سپس دارو و نانو ذره طلا در پایدارترین حالت ممکن ، به صورت تک تک با نرم افزار Hex 8 به سرم آلبومین انسانی به عنوان گیرنده، داک شدند و در نهایت انرژی های اتصالی و سایر برهم کنش ها از جمله انرژی های الکترواستاتیک، واندروالسی و پیوندهای هیدروژنی بین سرم آلبومین انسانی و داروها به همراه نانو ذره طلا محاسبه شدند. مشخص شد که جایگاه فعال داک شده برای دو دارو بوسولفان و 6-تیوگوانین یکسان است و برای داروی هیدروکسی اوره متفاوت است.

    کلیدواژگان: داروهای ضد سرطان، FHI-aims، نانوذره طلا، اوربیتال های مولکولی، انرژی اتصال، طراحی دارو، داکینگ مولکولی
  • کریم مهنام*، آذین مشرف قهفرخی، حسینعلی رفیعی پور صفحات 297-309

    گلوکوآمیلاز یک آنزیم مهم اقتصادی به دلیل توانایی اش درهیدرولیز نشاسته و پلیمرهای بتا دی گلوکز است. درک عوامل موثر در گرمادوستی یا سرمادوستی آنزیم گلوکوآمیلاز درتولیدایزوآنزیم هایی با مقاومت گرمایی یا سرمایی بالا ضروری است. دراین پژوهش، اثر دما روی تغییرات ساختاری هریک از ایزوآنزیم های گلوکوآمیلاز معتدل دوست، گرمادوست و سرمادوست بوسیله روش شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی شد. درکل 240 نانوثانیه شبیه سازی برای سه ایزوآنزیم گلوکوآمیلاز در چهار دمای 300، 350، 400 و 450 کلوین انجام گرفت. تغییرات پارامترهای ساختاری در هرسه ایزوآنزیم مقایسه شد و مشخص گردید که از بین عوامل قابل محاسبه در شبیه سازی دینامیک مولکولی، انرژی الکتروستاتیک پروتئین با آب، انرژی واندروالسی بین پروتئین و آب، انرژی آزاد حلالیت (∆Gsolvation)، پارامترناپایداری، سطح دردسترس حلال غیرقطبی و سطح دردسترس کل بهترو دقیق تر می توانند برای پیشگویی تغییرات پایداری گرمایی یک پروتئین در اثر افزایش دما به وسیله شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده شوند.

    کلیدواژگان: آنزیم گلوکوآمیلاز، معتدل دوست، گرمادوست، سرمادوست، شبیه سازی دینامیک مولکولی، پایداری گرمایی
  • سیده فاطمه سجادی، محمدعلی برومند، مهرداد بهمنش* صفحات 311-317

    آترواسکلروز یک بیماری عروقی مزمن و عامل اصلی مرگ و میر در سراسر جهان می باشد. اختلال در عملکرد سلول های اندوتلیال عامل مهمی در ایجاد آترواسکلروزیز می باشد. افزایش بیان ژن های شاخص چسبندگی سلولی و کاهش پروتئین های متصل کننده سلول ها منجر به عملکرد غیرطبیعی اندوتلیوم می شود. این تغییرات مولکولی از مهمترین نشانگرهای اختلال در سلول های اندوتلیال و پیشرفت بیماری آترواسکلروز می باشد. CXCR3 یک گیرنده کموکاینی G پروتئینی است که توسط سلول های اندوتلیال بیان می شود. نقش گیرنده CXCR3 و لیگاندهایش در عملکرد سلول های اندوتلیالی و ایجاد بیماری های قلبی  هنوز به درستی شناخته نشده است. در این مطالعه تاثیر کاهش بیان ژن CXCR3 بر میزان بیان نشانگرهای چسبندگی (I-CAM-1 ، V-CAM-1) و اتصال محکم (TJP1) بین سلولی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور کاهش بیان ژن CXCR3 از DNAzyme برش دهنده بر علیه mRNA ژن CXCR3 استفاده شد. DNAzyme توسط توربوفکت به درون سلول های HUVEC ترانسفکت شد. بعد از تایید کاهش بیان ژن CXCR3، استخراج RNA و سنتز CDNA انجام شد و سپس بیان ترانسکریپت ژن های هدف توسط تکنیک RT-qPCR مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که سطح بیان ICAM-1  وVCAM-1  به طور قابل توجهی در سلول های ترانسفکت شده در مقایسه با سلول های کنترل افزایش یافت در حالی که ژن TJP1 تغییر قابل توجهی نشان نداد. به نظر می رسد که کاهش بیان ژن CXCR3 می تواند زمینه ساز ایجاد اختلال در عملکرد سلول های اندوتلیالی از طریق افزایش بیان مولکول های چسبندگی شود. بنابراین، این گیرنده می تواند به عنوان یک هدف مولکولی بالقوه برای درک بهتری از مکانیسم ایجاد بیماری آترواسکلروز در نظر گرفته شود.

    کلیدواژگان: آترواسکلروز، اختلال عملکرد اندوتلیال، CXCR3، اتصالات محکم، نشانگرهای چسبندگی
  • فهیمه قاسمی، علیرضا زمردی پور*، علی اصغر کارخانه، محمدرضا خرمی زاده صفحات 319-326

    هایپرگلیکوزیلاسیون فرایندی است که در آن با استفاده از روش های مهندسی ژنتیک و جهش زایی هدفمند یک جایگاه جدید N-گلیکوزیلاسیون (موتیف Asn-Xxx-Ser/Thr) به درون توالی اسیدآمینه ای پروتئین نوترکیب وارد می شود. در صورت اتصال گلیکن جدید به آسپاراژین موجود در این موتیف، هایپرگلیکوزیلاسیون رخ می دهد. این فرایند بویژه در صنعت تولید پروتئین های دارویی بسیار مورد توجه است. ویژگی های فارماکوکینتیکی داروهای نوترکیب، ممکن است تحت تاثیر گلیکن اضافه شده قرار گرفته و نیمه عمر آنها افزایش یابد. در این تحقیق، بر اساس مطالعات بیوانفورماتیکی، در دامنه گلای فاکتور 9 انسانی یک جایگاه جدید N-گلیکوزیلاسیون از طریق جهش زایی هدفمند مبتنی بر PCR و تبدیل کدون اسیدآمینه آرژینین شماره 37 به آسپاراژین ایجاد شد. توالی رمز کننده فرم جهش یافته فاکتور 9  انسانی بطور موازی با توالی طبیعی (به عنوان کنترل)، در وکتور بیانی pCEP4 مجهز به پروموتر ویروس سایتومگالو (CMV)، همسانه سازی شده و بیان آنها در سلول های HEK293 مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی رخداد هایپرگلیکوزیلاسیون در نوع جهش یافته، از روش گرادیان SDS-PAGE دارای شیب غلظت آکریل آمید و به دنبال آن وسترن بلاتینگ استفاده شد که نشان دهنده سنگین تر بودن محصول جهش یافته نسبت به فرم طبیعی بود. همچنین پس از هضم با استفاده از آنزیم PNGase هر دو محصول طبیعی و جهش یافته وزن مولکولی یکسانی کسب کردند. این نتایج نشان داد که افزایش وزن مولکولی پروتئین جهش یافته ناشی از اضافه شدن گلیکن جدید بوده و تایید کننده رخداد هایپرگلیکوزیلاسیون است.

    کلیدواژگان: فاکتور 9 انعقادی انسانی نوترکیب، هایپرگلیکوزیلاسیون، سلولهای HEK293
  • اسما بهزادنیا، مرضیه موسوی نسب*، سید عباس شجاع الساداتی، پیام ستوده صفحات 327-332

    بیوسورفکتانت ها متابولیت های تولید شده توسط میکروارگانیسم ها هستند که به دلیل دارا بودن ویژگی های سودمند فراوان، از قابلیت های بالقوه و کاربردی گسترده ای در صنایع مختلف برخوردار می باشند. علی رغم مزایای بسیار، به دلایل فنی و اقتصادی از جمله راندمان پایین، هزینه بالای تولید و فرآوری، و نوع سویه های تولید کننده، استفاده تجاری از بیوسورفکتانت ها به ویژه در صنایع غذایی و دارویی محدود می باشد. اکثر میکروارگانیسم های تولید کننده ی بیوسورفکتانت ها که تاکنون مورد بررسی قرار گرفته اند، سویه هایی بیماری زا بوده که کاربرد بیوسورفکتانت خام حاصل از آن ها در مصارف صنعتی و زیست محیطی به ویژه در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی براحتی قابل پذیرش نخواهد بود. از این رو، مطالعه حاضر با هدف ارزیابی و تولید حداکثری بیوسورفکتانت متصل به سلول توسط لاکتیک اسید باکتری لاکتوباسیلوس پلانتاروم (ATCC 8014) از طریق تغییر و بهینه سازی میزان منبع کربنی اصلی محیط کشت میکروبی اختصاصی انجام گرفته است. بدین منظور، سه ترکیب محیط کشت با میزان گلوکز متفاوت، از نظر تولید توده ی سلولی و بیوسورفکتانت در فلاسک های هم خورنده و همچنین در بیوراکتور غیرمداوم (تحت شرایط دما، pH و سرعت همزدن کنترل شده) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از تخمیر هم در آزمایشات مربوط به فلاسک ها و هم در بیوراکتور، نشان دهنده ی حداکثر غلظت توده ی سلولی (92/3 و 17/4 گرم بر لیتر) و حداقل کشش سطحی (17/41 و 48/40 میلی نیوتن بر متر) و در نتیجه حداکثر میزان بیوسورفکتانت تولیدی در محیط کشت حاوی 30 گرم بر لیتر گلوکز می باشند. همچنین، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز نشان داد که بیوسورفکتانت تولید شده مخلوطی از پروتئین، پلی ساکارید و احتمالا گروه فسفات می باشد و دارای ساختار گلیکوپروتئینی است.

    کلیدواژگان: بیوسورفکتانت، منبع کربن، بیوراکتور، گلیکوپروتئین، لاکتوباسیلوس پلانتاروم
  • سیده مریم حسینی، صادق حسن نیا، بیژن رنجبر* صفحات 334-342

    آلفا 1-آنتی‌تریپسین یک گلیکوپروتئین متشکل از 394 آمینواسید با وزن 52 کیلودالتون می‌باشد. این پروتئین به طور عمده توسط سلول‌های هپاتوسیت سنتز و به بافت‌های ریوی ترشح می‌شود و نقش اساسی در حفاظت بافت ریه در مقابل اثر نوتروفیل الاستاز دارد. از چالش‌های عمده در مواجهه با آلفا 1-آنتی‌تریپسین، ناپایداری ساختاری فرم تا خورده این پروتئین و در نتیجه تجمع آن به صورت پلیمرهای غیرفعال در بافت ریه می‌باشد. این امر فرد را مستعد ابتلا به بیماری‌های مزمن ریوی، آسم شدید و آمفیزم می‌نماید. یکی از درمان‌های رایج برای این اختلال، تزریق داخل وریدی آلفا 1-آنتی‌تریپسین می‌باشد. از طرفی، بیماران کاندید دریافت آلفا 1-آنتی‌تریپسین، دارای علایم اختلال تنفسی هستند و استفاده از بازکننده‌های برونش (سالبوتامول) خط اول درمان محسوب می‌شود. در این مطالعه تخلیص پروتئین توسط روش کروماتوگرافی تمایلی انجام و خلوص آن توسط روش ژل الکتروفورز تایید شده است. اثر غلظت‌های مختلف سالبوتامول بر پلیمریزاسیون آلفا 1-آنتی‌تریپسین القاء شده توسط حرارت در دمای 60 درجه با روش‌های الکتروفورز ژل پلی آکریل آمید غیر دناتوره کننده، پراکندگی دینامیکی نور و دو رنگ نمایی دورانی مورد سنجش قرار گرفته است. فعالیت پروتئین توسط روش تعیین ظرفیت مهاری تریپسین بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که سالبوتامول با کاهش انعطاف‌پذیری حلقه مرکزی واکنش‌گر، سبب کاهش سرعت پلیمریزاسیون و در نتیجه کاهش سرعت از دست رفتن فعالیت در پروتئین آلفا 1-آنتی‌تریپسین می‌شود. بنابراین، این افزودنی می‌تواند گزینه مناسبی برای همراهی پروتئین آلفا 1-آنتی‌تریپسین و راهکاری مناسب برای درمان بیماری‌های وابسته به پلیمریزاسیون این پروتئین باشد.

    کلیدواژگان: آلفا 1-آنتی تریپسین، سالبوتامول، پلیمریزاسیون، فعالیت، طیف سنجی دو رنگ نمایی دورانی
|
  • Ziba Najmi*, Gholamhosein Ebrahimipour Pages 257-263

    Although biosurfactants have great advantages over chemical surfactants, their wider industrial applications have been constrained by their relatively high production cost. Using renewable, sustainable and cheap substrates such as different industrial by-products and wastes maybe decrease biosurfactant production costs. Since in different countries, there are a variety of by-products and wastes so use of these substrates rely on their types and concentrations in countries. In addition to hydrocarbon compounds, molasses has been considered as a dominant by-product in Iran. In this study, among 16 crude oil degrading isolates, strain Pseudomonas aeruginosa ZN was selected as an efficient biosurfactant producer by screening methods for detection of biosurfactant producing bacteria. For investigation of molasses concentrations effect on bacterial growth and biosurfactant production, a wide range of molasses concentrations from 2-12% (v/v) were used. This strain was able to grow and produce biosurfactant in all range of molasses concentrations while the best concentrations were 4-6%. Also, at the optimum molasses concentration, reduction of surface tension from 70 to 32-34 mN/m was observed. The concnetrations more than these values decreased the growth and production process. Acid precipitation and solvent extract (ethyl acetate: hexane) methods were carried out for recovery of biosurfactant from the culture broth, then results of spraying on developed TLC and staining fermentation broth without bacterial cells showed the two produced biosurfactants were glycolipid.

    Keywords: By-products, Molasses, Recovery, Partial detection
  • Shahriar Hasannia, Mina Bahri, Fatemeh Gashtasbi, Bahareh Dabirmanesh* Pages 265-272

    Fibrinogen is a major component of the coagulation cascade following tissue damage and rapidly forms an insoluble fibrin scaffold. Fibrin is a filamentous biopolymer that naturally forms from fibrinogen polymerization during blood clotting. After tissue damage and coagulation cascade initiation, soluble fibrinogen polymerization by thrombin enzymebegins and forms an insoluble fibrin network and blood clots with platelets. This fibrin network is crucial for the development of homeostasis after tissue damage. This biopolymer also plays a key role in the wound healing as a temporary scaffoldand due to its unique structural properties and physiological function; it is used in reconstructive medicine. Fibrin is able to absorb extracellular matrix proteins (ECM) such as fibronectin and growth factors. The main types of fibrin scaffolds like platelet-rich fibrin (PRF) and platelet-rich plasma (PRP) are being used as autologous biomaterials in reconstructive medicine, wound healing, orthopedics and skin reconstruction and cosmetic sciences. Fibrin derivatives and degradation products also play an important role in the process of wound healing by stimulating cell infiltration and tissue regeneration and they are being widely used in developing new products as a biological material for over a century.

    Keywords: Fibrin, homeostasis, Wound healing, Tissue engineering
  • Mahsa Tirmomenin, Farangis Ataei*, Saman Hosseinkhani Pages 273-278

    Inhibitor of apoptosis (IAP) are a family of proteins that block cell death through caspase activity. Survivin is smallest IAPs family member that overexpresses in different cancer types but not in normal tissue except embryonic tissue. Survivin may be used as a new marker to stratify cancer patients for more optimal treatment modalities. The aim of the current study was to investigate survivin DNA cloning into pET-28a and its expression in E.coli.The sequence of survivin gene was amplified by PCR using specific primers and pcDNA-survivin temple. PCR product and pET-28a plasmid were digested by HindIII/NheI restriction enzymes and survivin was ligated into the digested vector. Then, the ligation product was transformed into the E.coli DH5a competent cells and screened by antibiotic selection marker (kanamycin). Positive colonies were selected by colony PCR and screened by double digestion of isolated plasmid. One positive colony was sequenced and confirmed. The recombinant plasmid was transformed into the expression strain of E.coli (BL21) by chemical method. The expression of survivin was induced in the different conditions and expression level investigated by SDS-PAGE.The size of PCR product in agarose gel showed the correctness of amplification. The digested pET-28a plasmid also indicated the correctness of enzymatic reaction. The sequence of the cloned fragment revealed a 100% similarity to the human survivin. In expressing, adding IPTG increased the expression of survivin protein in all conditions, especially 37 ᵒC from 2 h after induction. At all conditions, most of survivin accumulated in the bacteria as inclusion body.

    Keywords: Survivin, PCR, Cloning, pET-28a, BL21(DE3)
  • Matinsadat Ghafelebashi, Parvaneh Maghami*, Abdolhossin Shahverdi, Davoud Doranian, Marjan Sabbaghian Pages 279-285

    According to the formation and evolution of life along with static magnetic fields,the permanent exposure has given adaptive ability to beings. Therapeutic magnetism is one of the branches of complementary medicine which uses  the low intensity and non-harmful magnetic fields to the body. By studying in infertile couples (20% male factor), the only cause of infertility and in 50% of cases it is considered as an intermediate factor. One of the influential factors in infertility in men is sperm. In the present study, normal specimens in the magnetic field under the intensities of 1,6 and 12 millitesla and at 1,3 and 5 h intervals. Sperm movement rate was evaluated by CASA, as well as sperm viability, by eosin staining of necrosin and morphology by staining Papanicula. The results of this step on normal sperm showed a significant reduction in the sperm movement ,which  that was not affected by the field. Morphological studies also show that sperm motility is not affected by magnetic field.. the survival rate of sperm  was affected by the magnetic field was significantly reduced, and the sperm morphology remained unchanged

    Keywords: static magnetic field, male infertility, sperm parameters
  • Aradakan Abyar*, Aradakan Bamdadi, Aradakan Behjatmanes Pages 287-296

    In the present study, the structure of three common anticancer drugs including 6-thioguanine (6-TG), hydroxyurea (NH) and busulfan were optimized using quantum computational and obtained minimum energy for them. Also, optimization structure of gold nanoparticle was investigated by density functional theory (DFT). Finally, the binding energy of Au nanoparticle was calculated with the optimized structures of drugs. All different sites of drugs that can be interacted with nanoparticle were considered and the most stable structure was chosen for further study. These calculations were performed using FHI-aims which is a software package based on DFT. The bond length and the best interaction energy were reported in this work. To better investigation of the location of the interaction, the type of orbitals involved in the interaction and their shapes are shown. Gap energy analysis showed that the lowest energy was related to the complex of gold nanoparticle with 6-thioguanine, which confirms the chemical stability of this drug with nanoparticle. Investigations showed that the binding energy of gold nanoparticle with drugs is busulfan > hydroxyurea> 6-thioguanine so busulfan has more affinity to bind with gold nanoparticle. Au nanoparticle as an anticancer drug deliver was studied with the molecular docking calculations. The human albumin serum (HSA) binding with three anticancer drugs was docked individually with Hex 8 software and their active sites of interaction were shown as well as.  Finally, the binding energies and types of interactions such as electrostatic, van der Waals and hydrogen bonds between HSA and Au@ drugs were presented, clearly.

    Keywords: Anticancer drugs, FHI-aims Au nanoparticle, Molecular orbitals, Binding energy, Drug design, Molecular docking
  • Karim Mahnam*, Azin Mosharf Ghahfarokhi, HoseinAli Rafieepour Pages 297-309

    Glucoamylase, is an important economic enzyme due to its ability to hydrolyze starch and β-D-glucose polymers. Understanding of factors affecting the thermal stability of the glucoamylase enzyme is critical in the production of isoenzymes with high heat or cold stability.  In this study, the effect of temperature on the structure and properties of each of the isoenzymes of the mesophilic, thermophilic and psychrophilic glucoamylase were studied. For this purpose, molecular dynamics simulation was used to assess these factors and structural differences. 240 nanosecond of MD simulation was done for three isoenzymes of glucoamylase in four temperatures at 300, 350, 400 and 450 K. The variations of each of these parameters were compared for three isoenzymes, and it was found that among the computable factors in molecular dynamics simulation, electrostatic energy of protein with water, van der Waals energy between proteins and water, free energy solubility (∆Gsolvation), instability parameter, nonpolar solvent accessible surface, and total solvent accessible surface can be used to predict thermal stability of a protein during increase of temperature.

    Keywords: Glucoamylase enzyme, Mesophile, Thermophile, Psychrophile, Molecular dynamics simulation, Thermal stability
  • Seyedeh Fatemeh Sajjadi, MohammadAli Boroumand, Mehrdad Behmanesh* Pages 311-317

    Atherosclerosis is a chronic vascular disease and remains the leading cause of death and morbidity worldwide. Endothelial dysfunction is an important factor in the progression of atherosclerotic disease. Increased expression of cell adhesion index genes and decreased cell-binding proteins lead to abnormal endothelial function. These molecular changes are one of the most important indicators of endothelial cell dysfunction and the progression of atherosclerosis. CXCR3 is a G-protein-coupled chemokine receptor expressed by endothelial cells. The role of the receptor CXCR3 and its ligands in endothelial cells and heart disease is not yet fully understood. In this study, we evaluated the effect of CXCR3 downregulation on the expression level of adhesion (I-CAM-1, V-CAM-1), tight junction (TJP1), related to endothelial dysfunction.In order to reduce the expression of the CXCR3 gene, the RNA-cleaving DNAzyme was used against the mRNA of the CXCR3 gene. DNAzyme was transfused into HUVEC cells by TurboFectTM. After confirmation of decreased CXCR3 gene expression, RNA extraction and cDNA synthesis were performed and then the expression of markers was evaluated by RT-qPCR technique.Our result was showed the expression level of I-CAM-1 and V-CAM-1 were showed significant up-regulation in transfected cells compared with control cells, while the TJP1 gene was not showed significant change. It seems that reducing the CXCR3 gene expression could induce endothelial dysfunction through the change of adhesion markers genes expression. Therefore, this receptor can be considered as a potential molecular target for a better understanding of the mechanism of atherosclerosis.

    Keywords: Atherosclerosis, Endothelial dysfunction, CXCR3, Tight junction, Adhesion markers
  • Fahimeh Ghasemi, Alireza Zomorodipour*, AliAsghar Karkhane, Mohammadreza Khorramizadeh Pages 319-326

    Hyper-glycosylation is an approach to introduce new N-glycosylation consensus sequence(s) (Asn-Xxx-Ser/Thr three-peptide) into a protein primary amino acid sequences by site-directed mutagenesis which is followed by the attachment of a new glycan to the Asn residue located within the three-peptide sequence. Hyper-glycosylation has attracted lots of interest especially in the protein therapeutics industry. The attached glycan may improve the pharmacokinetic properties of the hyper-glycosylated priteins and increase their half-life in the bloodstream. In the current study, a new N-glycosylation site was introduced into N-terminal Gla domain of hFIX. Arg37 position of mature hFIX was targeted to be converted into Asn residue by site-directed mutagenesis using overlap extension PCR. Recombinant expression plasmids for native and mutant hFIX were constructed. The expression of the recombinant wild-type and mutant hFIX was analyzed in mammalian HEK293 cells using gradient SDS-PAGE and western blotting analysis. The results indicated in higher molecular weight for R37N mutant in compared with the native protein. The glycan attachment to R37N mutant was further confirmed by PNGase digestion and western blotting.

    Keywords: Recombinant human coagulation factor IX, Hyper-glycosylation, HEK293 cells
  • Asma Behzadnia, Marzieh Moosavi nasab *, Seyed abbas Shojaosadati, Payam Setoodeh Pages 327-332

    Biosurfactants are metabolites produced by microorganisms which have potential capabilities in various industries due to abundant beneficial properties. In spite of great advantages, commercial utilization of biosurfactants especially in food industry and pharmaceuticals are limited for the reasons of technical and commercial such as low yield, high production cost, and the type of producing strain. Majority of biosurfactant producer microorganisms have ever evaluated, are pathogenic strains which are not acceptable in industrial and environmental utilization particularly in health and cosmetics, pharmaceuticals and food industries. However, the present study aims to investigate high production of cell-bound biosurfactant by lactic acid bacterium Lactobacillus plantarum through optimization of the main carbon source of specific culture medium. Therefore, three culture media with different amount of glucose were evaluated for biomass and biosurfactant (by surface tension reduction of phosphate buffered saline) production in shake flasks and bioreactor (controlled temperature, pH and agitating speed). The results from both shake flasks fermentation and bioreactor showed the maximum biomass concentration of 3.9 and 4.17 g/L, the minimum surface tension of 41.17 and 40.48 mN/m and subsequently the maximum biosurfactant production in culture medium including 30 g/L of glucose, respectively. Furthermore, fourier transform infrared spectroscopy analysis indicated the biosurfactants are structurally a mixture of protein, polysaccharide and possibly phosphate group, possessing glycoprotein structure.

    Keywords: Biosurfactant, Carbon source, Biorector, Glycoprotein, Lactobacillus plantarum
  • Seyedeh Maryam Hosseini, Sadegh Hasannia, Bijan Ranjbar * Pages 334-342

    Human alpha1-antitrypsin is a glycoprotein comprised of 394 amino acids and 52 kDa molecular weight, which is mostly synthesized and secreted by hepatocytes, diffuses to interstitial lung tissues, and has an essential function to protected tissues against neutrophil elastase. One of the significant challenges in dealing with alpha-1-antitrypsin is the structural instability of the folded form of protein and, consequently, the accumulation of polymers in lung tissue. This makes patients vulnerable to chronic obstructive pulmonary disease, severe asthma, and emphysema. Intravenous augmentation therapy of alpha 1-antitrypsin is one of the most prevalent therapies. Moreover, patients who are candidates for that have respiratory symptoms, and the use of bronchodilator (Salbutamol) is the first recommended standard treatment. In this study, protein purification was performed by using high-performance affinity chromatography and, its purity was confirmed by gel electrophoresis. The effect of different concentrations of salbutamol on heat-induced polymerization at 60 ° C was investigated by non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis, dynamic light scattering (DLS), and circular dichroism (CD) techniques. Protein activity was measured by trypsin inhibitor capacity (TIC) assay. The results indicated that salbutamol decreases the rate of polymerization by reducing the flexibility of the reactive center loop, thus decelerate protein activity reduction. Therefore, salbutamol can be an appropriate supplementary for alpha 1-antitrypsin and a proper option for the treatment of protein polymerization associated diseases.

    Keywords: Alpha 1-antitrypsin, Salbutamol, Polymerization, Activity, Circular Dichroism Spectroscopy