فهرست مطالب

Biotechnological Journal of Environmental Microbiology
Volume:1 Issue: 1, Spring 2022

  • تاریخ انتشار: 1400/12/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • ترانه زندی اسدآبادی* صفحات 1-14
    رویکردهای کامپیوتری می تواند به عنوان پلی برای اکتشافات دارویی جدید در نظر گرفته شوند. در سال 2014، سازمان بهداشت جهانی مقاومت آنتی بیوتیکی در میکروارگانیسم ها را به عنوان یک تهدید بزرگ جهانی اعلام کرد. به همین دلیل بیماری های ساده که قبلا قابل کنترل بودند، اکنون به عفونت های کشنده تبدیل شده اند. مقاومت میکروبی شکلی از مقاومت دارویی است که در آن یک میکروارگانیسم ممکن است حتی زمانی که آنتی بیوتیک ها در محیط وجود دارد، زنده بماند. توکسوپلاسموزیس یک عفونت انگلی مهم در سراسر جهان است که توسط توکسوپلاسما گوندی ایجاد می شود. از آنجایی که توکسوپلاسما گوندی قادر به سنتز  باز پورین نیست، پروتیین آدنوزین کیناز (EC.2.7.1.20) یک آنزیم مهم در مسیر زندگی این ارگانیسم است. به همین علت، آدنوزین کیناز اخیرا به عنوان هدفی برای تولید عوامل ضد توکسوپلاسموزیس در نظر گرفته می شود. این مطالعه با هدف توسعه یک مدل سه بعدی برای پیش بینی فعالیت مهارکننده های آدنوزین کیناز در توکسوپلاسما گوندی و یافتن مهارکننده های موثر جدید انجام شد. مقادیر قابل قبول 98/0، 83/0، و 91/0 به ترتیب برای شاخص های نیکویی برازش (R2)، اعتبار متقاطع داخلی (Q2) و اعتبار متقاطع خارجی (R2pred) مشاهده شد. انسجام مدل با استفاده از تجزیه و تحلیل Y-scrambling تایید شد و مقادیر 18/0~ و 0025/0~ به ترتیب برای R2intercept و Q2intercept مشاهده شد. این امر تایید می کند که شاخص های محاسبه شده برای مدل اصلی بر اساس همبستگی شانسی بین متغیرهای مستقل و وابسته نبوده است. پس از غربالگری مجازی با استفاده Swiss Similarity در پایگاه داده ZINC، لیگاندهای جدید پیشنهاد شدند. Swiss ADME برای پیش بینی خواص فارماکوکینتیک ترکیبات جدید استفاده شد و یک ترکیب دارای پتانسیل مهاری مناسب برای تحقیقات بیشتر پیشنهاد شد
    کلیدواژگان: آدنوزین کیناز، طراحی دارو، توکسوپلاسما گوندی، مدل سازی QSAR، ویژگی های ADME
  • مرتضی عزیزاللهی علی آبادی*، سید رضا حسینی دوست، مریم میان آبادی صفحات 15-22

    میکرو پلاستیک ها سطح وسیعی را برای رشد  جمعیت های میکروبی در اکوسیستم های آبی فراهم می کنند. تشکیل کمپلکس های میکرو پلاستیک با میکروارگانیسم ها،تشکیل ساختار مانند بیوفلم ها، تخریب ماده آلی و انتقال افقی ژن را به حداکثر می رساند. میکرو پلاستیک بر ساختار و عملکرد جوامع میکروبی تاثیر می گذارد. پراکندگی میکرو پلاستیک با میکروارگانیسم های مرتبط و عناصر ژنتیکی متحرک آن ها، ازجمله ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی، جزایر بیماری زایی، و مسیرهای متابولیک متنوع همراه است. وجود میکرو پلاستیک ها در محیط دریایی تهدید بزرگی برای کل اکوسیستم است و اخیرا توجه زیادی را به خود جلب کرده است زیرا وجود آن بر اقیانوس ها، دریاچه ها، دریاها، رودخانه ها و حتی مناطق قطبی تاثیر زیادی گذاشته است. علاوه بر این، مناطق ساحلی و دریایی دایما تحت فشار مداوم و فزاینده فعالیت های انسان هستند. میکروارگانیسم ها نقش اساسی در سرنوشت اکولوژیکی آلودگی میکرو پلاستیک ایفا می کنند و به طور بالقوه اثرات مثبت و منفی دارند. این بررسی دیدگاهی جامعی را درزمینه میکرو پلاستیک ها و تحقیقات میکروبی مرتبط  با آن را ارایه می کند، که برای مطالعات تخریب زیستی میکرو پلاستیک در آینده مفید باشد.

    کلیدواژگان: میکروپلاستیک، بیوفیلم، اکولوژی میکروبی، اکوسیستم آبی
  • معصومه حیدری تجن*، مریم جعفریان انوار، سید امیرعلی قاسمی صفحات 23-36
    آسپرین به یکی از پرمصرف ترین و ارزان ترین داروها در پزشکی است. از زمان اولین سنتز آن در سال 1897، نقش های دارویی و مکانیسم اثرآن آشکارشده است. از زمان ظهور همه گیری COVID-19 حتی با پیشرفت های قابل توجه در واکسیناسیون آن  بخش های پزشکی و اقتصادی را به میزان زیادی تحت تاثیر قرار داده است. در فرم شدید بیماری SARS-CoV-2 می تواند با پیامدهای ترومبوآمبولیک در چند عضو بدن و تهدیدکننده ی زندگی ظاهر که باعث بروز مرگ ومیر قابل توجه ی می شود. آسپرین به دلیل خواص شناخته شده و اهداف مولکولی متعدد و به دلیل استفاده گسترده بالینی ، به عنوان یک عامل درمانی بالقوه برای COVID-19 تلقی شده است. این ترکیب در چندین هدف سلولی عمل می کند تا به اثرات ضدالتهابی و ضد پلاکتی خود دست یابد. اگرچه داده های بالینی امیدوارکننده  در نقش آسپرین در COVID-19  مشخص شده است، اما عملکرد دقیق استفاده استفاده از آن هنوز نیاز به بررسی دارد. در این بررسی، تاریخچه آسپرین، مکانیسم های جدید عملکرد وکاربردهای آن را بیان کرده و مکانیسم های اصلی است که توسط آن التهاب حاد را مهار و فرم زیستی پلاکت ها را تغییر می کند ، شرح داده می شود.  بنابراین، فرض بر این است که آسپرین ممکن است به عنوان یک داروی درمانی جدید برای مبارزه با التهاب شدید حاد و ترومبوز مرتبط با طوفان سیتوکین ها  در بیماران COVID-19 بسیار مفید باشد.
    کلیدواژگان: آسپرین، مکانیسم عملکرد، کاربرد، کووید 19
  • سمانه کاظمی*، مانوش زنده دل صفحات 37-44
    لیستریا مونوسیتوژنز یک پاتوژن باکتریایی انسانی، منتقل  شونده از غذا، گرم مثبت است که در همه جا یافت شده و می تواند باعث لیستریوز گردد. این بیماری با میزان بستری بالا (بیش از 90 درصد) کشنده است. هدف از این مطالعه تعیین اثر پراکسید هیدروژن (H2O2) بر پروتیومیکس لیستریا مونوسیتوژنز می باشد. سلول های باکتریایی در معرض غلظت های غیر کشنده و به تدریج رو به افزایش تنش اکسیداتیو (06/0، 3/0، 6/0، و 5/1 درصد از H2O2) قرار گرفتند. تغییرات الگوی پروتیینی سلول های مواجهه یافته با H2O2 و کنترل (سلول های تطابق نیافته) با روش های متمرکزسازی ایزو الکتریک (IEF ) و الکتروفورز ژل سدیم دود سیل سولفات پلی اکریل آمید (SDS-PAGE) مشخص شدند. لکه های پروتیینی با استفاده از رنگ آمیزی با کلوییدال کوماسی بلو قابل مشاهده شدند. براساس نتایج به دست آمده 1400 لکه روی ژل ها مشخص شد. از بین این نقاط، 85 نقطه با کمک نرم افزار و تایید چشم شناسایی شدند. پس از تجزیه وتحلیل این نقاط، 9 نقطه بیشترین تغییرات را نشان دادند. این نقاط دارای تراکم مناسب بوده و نشان دهنده پاسخ باکتری به شرایط تنش می باشند. می توان نتیجه گرفت که ساختار پروتیوم  لیستریا مونوسیتوژنز PTCC 1297 در مواجهه با تنش اکسیداتیو تغییر می کند. نه لکه پروتیینی روی ژل پس از تجزیه وتحلیل لکه های پروتیینی، تغییرات قابل توجهی داشتند. این مکان ها، نحوه واکنش باکتری ها تحت تنش را نشان دادند. بیان برخی از این لکه ها افزایش یافته بود، درحالی که برخی دیگر کاهش یافته بود.
  • احسان ابوالفتحی*، نور امیر مظفری، عزت قائمی صفحات 45-51
    با توجه به افزایش شیوع بیماری های عفونی وبروز مقاومت آنتی بیوتیکی در باکتری ها در محیط های مختلف، نیاز مبرمی به کشف ترکیبات ضد میکروبی جدید وجود دارد. مطالعه حاضر باهدف تعیین فعالیت ضد باکتریایی عصاره های اتانولی گیاهان شنگ وحشی (Tragopogon collinus L.) و گیاه بهاری پیچه (.Allium eriophyllum L) بر روی برخی از جدایه های باکتری های محیطی و بیماری زا مانند استافیلوکوکوس اوریوس، سودوموناس آیروژینوزا، کلبسیلا پنومونیه، اشرشیا کلی وانتروکوکوس فکالیس انجام شد. استخراج  عصاره از این گیاهان دارویی با استفاده از اتانول و روش پرکولیشن انجام شد. برای تعیین اثرات ضد میکروبی عصاره ها از روش انتشار در چاهک استفاده شد. عصاره اتانولی گیاه   T. collinus  در غلظت 250 میکروگرم بر میلی لیتر بر روی همه باکتری ها اثر مهاری نشان داد و بیشترین اثر بر روی استافیلوکوکوس اوریوس و انتروکوکوس فکالیس به ترتیب با هاله ممانعت از رشد 20و 18 میلی متر مشاهده شد. در غلظت 125 میکروگرم بر میلی لیتر، با هاله ممانعت از رشد 21 میلی متری، بالاترین اثر ضد میکروبی را بر روی کلبسیلا پنومونیه در مقایسه با سایر باکتری ها مشاهده شد. عصاره اتانولی A. eriophyllum L.  بیشترین اثر ضد باکتریایی در غلظت 250 میکروگرم در میلی لیتربا قطر هاله ممانعت  از رشد 20 و 22 میلی متر بود. اثر عصاره این گیاه بر روی سودوموناس آیروژینوزا کمتر از اثر آن بر سایر باکتری ها بود. حداقل غلظت مهارکنندگی عصاره T. collinus L. در غلظت 75/5 میکروگرم به ازای میلی لیتر بر روی استافیلوکوکوس اوریوس وانترکوکوس فکالیس مشاهد شد.  عصاره اتانولی A. eriophyllum L در غلظت 5/11میکروگرم به ازای میلی لیتر بر روی استافیلوکوکوس اوریوس، سودوموناس آیروژینوزا و کلبسیلا پنومونیه مشاهده شد. نتایج این مطالعه نشان می دهد که T. collinus و  A. eriophyllum  دارای خواص ضد باکتریایی هستند.
  • محمد فائزی قاسمی* صفحات 52-59
    چای (Camellia sinensis) گونه ای از درختچه های همیشه سبز یا درختان کوچک از خانواده گیاهان گلدار Theaceae است. یکی از مراحل اصلی در تولید چای سیاه، فرآیند تخمیر است که در آن باکتری ها  می توانند نقش داشته باشند. این مطالعه با هدف استفاده از روش تغییر یک فاکتور در یک زمان (OFAT) و طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی برای بهینه سازی تولید پلی فنل اکسیداز (PPO) و پراکسیداز (POD) توسط باسیلوس گونه انجام شد. نتایج نشان داد که ساکارز و گلوکز بیشترین تاثیر را بر تولید آنزیم های پلی فنل اکسیداز و پراکسیداز توسط سویه های باسیلوس جدا شده از چای کاملا تخمیر شده از خود نشان دادند.  این سویه هابه ترتیب Bacillus sp. (TB3)   و B. licheniformis (TB14)  بودند. علاوه بر این، نتایج نشان داد که بهترین منابع نیتروژن برای تولید PPO توسط Bacillus sp. (TB3) و POD توسط licheniformis (TB14) B.  به ترتیب نیترات سدیم و کربنات آمونیوم بودند. بر اساس نتایج به دست آمده، اجزای محیط برای تولید PPO توسط Bacillus sp. (TB3) در pH 7 به شرح زیر بود: 0.5٪ ساکارز، 1٪ پپتون، 0.8٪ عصاره مخمر، 0.2٪ کازیین هیدرولیز شده، 00.2٪ پتاسیم دی هیدروژن فسفات،0.005٪ از منیزیم سولفات 1٪ و هپتاهیدرات. نیترات سدیم. علاوه بر این، محیط کشت بهینه برای تولید POD توسط B. licheniformis (TB14)  در pH 7 به شرح زیر بود: 0.3٪ گلوکز، 1٪ پپتون، 0.8٪ عصاره مخمر، 0.2٪ کازیین هیدرولیز شده، 0.02٪ درصد پتاسیم دی هیدروژن فسفات و0.005 درصد هپتا هیدرات سولفات منیزیم. افزایش تولید آنزیم PPO و POD به ترتیب حدود 8 و 6 برابر بیشتر از محیط کشت پایه بود.
|
  • Taraneh Zandi Asadabadi * Pages 1-14
    Computer-assisted approaches might be seen as a bridge to novel medication discoveries. In 2014, the World Health Organization declared antibiotic resistance in microorganisms as a major global threat where simple diseases that were formerly manageable have now become deadly infections. Microbial resistance is a form of drug resistance where a microorganism may live even in the presence of antibiotics. Toxoplasmosis is a major worldwide parasitic infection caused by Toxoplasma gondii. Since Toxoplasma gondii is not capable of purine synthesis, the protein adenosine kinase (EC.2.7.1.20) is an important enzyme in its life pathway. Therefore, Toxoplasma gondii adenosine kinase has recently been considered a target for developing anti-Toxoplasma agents. This study aimed to develop a 3D QSAR model to predict the activity of adenosine kinase inhibitors in Toxoplasma gondii and to find new potent inhibitors. The acceptable values of 0.98, 0.83, and 0.91 were observed for the goodness of fit (R2), internal cross-validation (Q2), and external cross-validation (R2pred) indices, respectively. The robustness of the model was confirmed by applying the Y-scrambling analysis, and values of ~ 0.18 and ~ 0.0025 were observed for R2intercept and Q2intercept, respectively. This confirmed that indices calculated for the original model were not based on the chance correlation between independent and dependent variables. New ligands were then proposed based on the structural virtual screening using the SwissSimilarity web tool and the ZINC database. The SwissADME web tool was used to predict the pharmacokinetic properties of the new compounds, and a promising compound was suggested for further research.
    Keywords: Adenosine Kinase, Drug Design, Toxoplasma gondii, QSAR modeling, ADME properties
  • Morteza Azizollahi Aliabadi *, Seyed Reza Hosseini Doust, Maryam Miyanabadi Pages 15-22

    Microplastics provide a extensive surface for microbial colonization in aquatic ecosystems. The formation of microorganism-microplastic complexes, such as biofilms, maximizes the degradation of organic matter and horizontal gene transfer. microplastic affect the structure and function of microbial communities. Dispersal of microplastic is concomitant with that of their associated microorganisms and their mobile genetic elements, including antibiotic resistance genes, islands of pathogenicity, and diverse metabolic pathways. The presence of microplastics in the marine environment poses a great threat to the entire ecosystem and has received much attention lately as the presence has greatly impacted oceans, lakes, seas, rivers and even the Polar Regions. Also, Coastal and marine areas are constantly under continuous and increasing pressure from the activities of humans. Microorganisms play essential roles in the ecological fate of microplastics pollution, potentially yielding positive and negative effects. This study provides a holistic view of ongoing microplastics and related microbial research, which may be useful for future microplastics biodegradation studies.

    Keywords: Microplastics (MP), biofilms, Microbial ecology, Aquatic ecosystems
  • Masoumeh Heidaritajan *, Maryam Jafarian Anvar, Seyed Amirali Ghasemi Pages 23-36
    Aspirin has become one of the most frequently used and cheapest drugs in medicine till now. Since its first synthesis in 1897, several medicinal roles and mechanisms of action of Aspirin have become apparent. Since its emergence, the COVID-19 pandemic has been ravaging the medical and economic sectors even with the significant vaccination advances. In severe presentations, the disease of SARS-CoV-2 can manifest with life-threatening thromboembolic and multi-organ repercussions provoking notable morbidity and mortality. Aspirin, due to its well-known properties and multiple molecular targets, and ought to its extensive clinical use, has been perceived as a potential therapeutic agent for COVID-19. Aspirin acts at multiple cellular targets to achieve its anti-inflammatory and anti-platelet effects. Although initial promising clinical data describing aspirin role in COVID-19 has appeared, evidence supporting its use remains fragile and premature. In this article, we highlight the history of Aspirin, a novel mechanism of action, and its uses. Also included is a brief statement of emerging new applications and principal mechanisms by which Aspirin inhibits acute inflammation and alters platelet-biology; therefore, hypothesized that Aspirin might prove highly beneficial as a novel therapeutic drug for combating severe acute inflammation and thrombosis associated with the cytokine storm in COVID -19 patients.
    Keywords: Aspirin, mechanism of action, Uses, COVID-19
  • Samaneh Kazemi *, Manoosh Zandehdel Pages 37-44
    Listeria monocytogenes is a ubiquitous Gram-positive food-borne human bacterial pathogen that can cause listeriosis. This disease is a fatal with a high rate of hospitalization (>90%). The aim of this study is to determine the effect of hydrogen peroxide (H2O2) on L. monocytogenes PTCC 1297 proteomics. Bacterial cells exposed to gradually increasing sub-lethal concentrations of oxidative stress: 0.06, 0.3, 0.6, and 1.5 % of H2O2. Changes in protein profile of cells exposed to H2O2 and control (non-adapted cells) were determined by isoelectric focusing (IEF) and sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Protein spots visualized by staining with colloidal Coomassie Brilliant Blue. Based on the obtained results, one thousand four hundred spots identified on the gels. Out of these points, 85 spots were reproducibly detected with the help of software and eye confirmation. After analyzing these points, 9 spots showed the most significant changes. These points had appropriate density and indicate the response of bacteria to stress conditions. It can be concluded that the structure of proteome of L. monocytogenes PTCC 1297 changes when faced with oxidative stress. Nine protein spots on the gel were found to have substantial variations after protein spot analysis. These sites show how bacteria react under stress. Some of these spots' expressions had increased, while others had decreased.
    Keywords: Listeria monocytogenes PTCC 1297, Proteomics, Oxidative Stress, IEF, SDS-PAGE
  • Ehsan Abolfathi *, Nour Amirmozafari, Ezaat Ghaemi Pages 45-51
    Due to the increase in the incidence of infectious diseases and the prevalence of antibiotic resistance in bacteria. The present study aimed to determine the antibacterial activity of the ethanolic extracts of the edible plants Tragopogon collinus L. and Allium eriophyllum L. against some environmental and pathogenic bacteria such as Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, and Enterococcus faecalis. The extraction of medicinal plants was conducted using ethanol and the percolation method. Agar well diffusion was used to determine the antimicrobial effects of the extracts. The ethanolic extract of Tragopogon collinus showed an inhibitory effect on all bacteria in 250 µg/ml concentration, and the greatest effect was observed on Staphylococcus aureus and E. faecalis, with 20 and 18 mm diameter of zone, respectively. In the 125 µg/ml concentration, with a 21 mm diameter of zone, it had the highest antimicrobial effect on Klebsiella pneumoniae, compared with other bacteria. Regarding the ethanolic extract of Allium eriophyllum L., the highest antibacterial effect at 250 µg/ml concentration was 20 and 22 mm zone diameters. The effect of this plant extract on Pseudomonas aeruginosa was lower than its effect on other bacteria. The MIC of the extract of Tragopogon collinus L.was found at a 5.75 µg/ml concentration on staphylococcus aureus and E. faecalis. The MIC of the ethanolic extract of Allium eriophyllum L. was found at a 11.5 µg/ml concentration on staphylococcus aureus, pseudomonas aeruginosa, and Klebsiella pneumoniae. The results of this study indicate that Tragopogon collinus and Allium eriophyllum have antibacterial properties.
    Keywords: Antibacterial activity, ethanolic extract, Tragopogon collinus L, Allium eriophyllum L
  • Moahmmad Faezi Ghasemi * Pages 52-59
    Tea (Camellia sinensis) is a species of evergreen shrub or small tree in the flowering plant family of Thecae. One of the major steps in black tea manufacturing is the fermentation process, which bacteria may incorporate. This study aimed at using the one-factor-at-a-time (OFAT) and Taguchi methods to optimize the production of polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD) by Bacillus spp. isolated from fully fermented tea. The results showed that sucrose and glucose exhibited the greatest effects on the production of polyphenol oxidase and peroxidase by the strains Bacillus sp. (TB3) and B. licheniformis (TB14), respectively. In addition, the results indicated that the best nitrogen sources for the production of PPO by Bacillus sp. (TB3) and POD by B. licheniformis (TB14) were sodium nitrate and ammonium carbonate, respectively. Based on the obtained results, the medium components for the production of PPO by Bacillus sp. (TB3) at a pH of 7 were as follows: 0.5% sucrose, 1.0% of peptone, 0.8% of yeast extract, 0.2% of hydrolyzed casein, 0.02% of potassium dihydrogen phosphate, 0.005% of magnesium sulfate heptahydrate, and 0.1% sodium nitrate. Moreover, the optimal culture medium for the production of POD by B. licheniformis (TB14) at a pH of 7 was as follows: 0.3% of glucose, 1.0% of peptone, 0.8% of yeast extract, 0.2% of hydrolyzed casein, 0.02% of potassium dihydrogen phosphate, and 0.005% of magnesium sulfate heptahydrate. Increased production of PPO and POD enzymes were obtained about 8 and 6 fold more than the basal culture media, respectively.
    Keywords: polyphenol oxidase, peroxidase, Optimization, Bacillus spp