فهرست مطالب

زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس - سال پنجم شماره 2 (پیاپی 8، پاییز و زمستان 1393)

نشریه زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس
سال پنجم شماره 2 (پیاپی 8، پاییز و زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/12/17
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فاطمه ری پور، فاطمه زرین کمر، خسرو خواجه صفحات 1-10
    لاکاز یک پلی فنل اکسیداز حاوی چندین اتم مس (multi-copper oxidase) می باشد، که دارای ساختار گلیکوپروتئینی بوده و به نام بنزن دیول: اکسیژن اکسیدو- ردوکتاز (benzenediol:oxygen oxidoreductase) شناخته می شود. طی تحقیقات صورت گرفته، مشخص گردیده است که آنزیم لاکاز می تواند در سم زدایی از ترکیبات آلاینده آروماتیک- از جمله مشتقات نفتی- و تبدیل آن ها به موادی با سمیت کمتر نقش داشته باشد. از طرفی، گیاه Festuca arundinacea با داشتن ریشه فیبری گسترده، موجب ایجاد محیط مناسب و افزایش تجزیه آلاینده های نفتی می شود. با در نظر داشتن این نکته که افزایش در فرآیند تجزیه آلاینده ها می تواند به واسطه حضور و تغییر فعالیت آنزیم های مختلف گیاه، صورت گیرد؛ در این تحقیق، تغییر فعالیت آنزیم لاکاز موجود در اندام های رویشی فستوکا تحت شرایط آلودگی خاک به غلظت های مختلف گازوئیل بررسی شده است. برای این منظور ابتدا بذرها در شرایط گلخانه ای درون گلدان های حاوی خاک آلوده به گازوئیل و گلدان های شاهد کشت گردیدند. پس از برداشت گیاهان در تیمارهای زمانی هفتگی به مدت چهار هفته، عصاره گیاهی حاوی لاکاز به طور جداگانه از بخش های هوایی و ریشه گیاهان استخراج شده و سپس تغییر فعالیت آنزیم با دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری گردید. نتایج نشان می دهند که اعمال تیمارهای آلودگی در خاک، در بسیاری از موارد منجر به افزایش فعالیت لاکاز نسبت به نمونه شاهد می گردد. به عبارتی گیاه با افزایش فعالیت لاکاز، توان خود را در تجزیه و همانندسازی هیدروکربن های آلاینده بیشتر می سازد.
    کلیدواژگان: گازوئیل، لاکاز، هیدروکربن های نفتی، Festuca arundinacea
  • محمدحسن شمسی فرد، بهمن بهرام نژاد، خالد میرزایی صفحات 10-20
    پروتئین های آرگونات از جمله پروتئین های دخیل در بحث خاموشی ژن می باشند که فعالیت اندونکلئولیتیکی برای بسیاری از آنها به اثبات رسیده است. هدف از این تحقیق شناسایی و بررسی پروتئین های آرگونات موجود در ژنوم 6 گیاه دارویی با استفاده از ابزارها و روش های بیوانفورماتیکی می باشد. توالی های اسید آمینه ی پروتئین های آرگونات گیاهان مورد بررسی با استفاده از توالی های پروتئین های آرگونات آرابیدوپسیس، از پایگاه اطلاعاتی فیتوزوم شد، سپس همردیفی توالی ها، ساختار سه بعدی، دامنه ها و درخت فیلوژنی این پروتئین ها مشخص شد. این تحقیق نشان داد که گیاهان دارویی مورد بررسی دارای 6 الی 18 پروتئین آرگونات در ژنوم خود می باشند. پروتئین های آرگونات موجود در این گیاهان به طور کلی دارای سه دامنه اصلی به نام های PAZ، MIDو PIWI می باشند، این پروتئین ها هنگام رسم درخت فیلوژنی در سه دسته مجزا قرار می گیرند که نشان از حفظ شدگی بالای آنها می-باشد. طول این پروتئین ها در گیاهان مورد بررسی بین 846 اسید امینه تا 1187 اسیدامینه می باشد که میانگین طول و وزن این پروتئین ها در این گیاهان به ترتیب 970 اسیدامینه و 108 کیلو داالتون است. به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که پروتئین های آرگونات گیاهان دارویی مورد بررسی ویژگی های کلی پروتئین های آرگونات را دارا می باشند و تفاوت بین این پروتئین ها بیشتر در تعداد و خصوصیات فیزیکی آنها می باشد.
    کلیدواژگان: بیوانفورماتیک، پروتئین های آرگونات، 6 گیاه دارویی
  • نادر عیوض نژاد حافظ، رضا درویش زاده، ایرج برنوسی، محمد مقدم صفحات 20-30
    در این تحقیق به منظور دستیابی به میزان و الگوی تنوع ژنتیکی در بذر جمعیت لاین های خویش آمیخته نوترکیب آفتابگردان، 70 لاین حاصل از تلاقی PAC2RHA266 به همراه والدین در قالب طرح لاتیس مستطیل 9×8 با دو تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند. بعد از رسیدگی صفات مختلفی از قبیل طول دانه، عرض دانه، قطر دانه، وزن صد دانه، درصد پوسته دانه، درصد مغز دانه و عملکرد تک بوته اندازگیری شدند. نتایج نشان داد که اختلاف آماری معنی دار بین لاین های مورد مطالعه از نظر تمامی صفات مورد بررسی در سطح احتمال 1٪ وجود دارد. در بین صفات مورد بررسی بیشترین ضریب تغییرات مربوط به عملکرد تک بوته (42/23) و کمترین آن مربوط به درصد مغز دانه (37/1) بود. وراثت پذیری بالا به ترتیب مربوط به وزن صد دانه (995/0) و عرض دانه (990/0) و کمترین آن مربوط به عملکرد تک بوته (521/0) بود. بیشترین ضریب همبستگی بین صفات قطر دانه و عرض دانه (**908/0) مشاهده شد. تجزیه به مولفه های اصلی متغیرهای مورد مطالعه را به 2 مولفه با واریانس تجمعی 81 درصد کاهش داد. 72 لاین آفتابگردان با استفاده از تجزیه خوشه ایبه روش Ward به شش گروه طبقه بندی شدند.
    کلیدواژگان: تجزیه به مولفه های اصلی، تجزیه خوشه ای، تنوع ژنتیکی، عملکرد، همبستگی فنوتیپی
  • علی ایمانی، حسین گودرزی، سید مهدی میری، مهرشاد زین العابدینی صفحات 40-50
    یکی از مشکلات تولید بادام خود ناسازگاری است که موجب کاهش شدید تشکیل میوه و نهایتا ایجاد مشکل در مدیریت باغ می گردد. بنابرین اصلاح بادام به منظور ایجاد ارقام خود سازگار اهمیت بالایی دارد. در این آزمایش شناسایی وغربال گری 100 دو رگ بادام حاصل از تلاقی رقم خود سازگار تونو (والد پدری) و رقم خود ناسازگار«A-200» (والد مادری) با استفاده از نشانگرهای مورفولوژیک و مولکولی بررسی شد. نتایج بررسی های مولکولی دو رگ های مورد ارزیابی در این پژوهش نشان داد که اکثر دورگ ها تشکیل نوار داده که این نوارنوارها با توجه به نوع آغازگر اختصاصی مورد استفاده شده نشان دهنده ی خود گشن بودن 64% این دورگ ها می باشد. به عبارتی ارزیابی مولکولی دورگ ها به همراه والدین نشان داد که فراوانی آلل های Sf، S1و S9 دورگ های مورد مطالعه به ترتیب %64، %72 و%54 بود. نتایج ارزیابی اولیه صفات مورفولوژیک در دورگ ها به همراه والدین نشان داد که اکثر صفات اندازه گیری شده در دورگ ها حد فاصل بین والدین قرار داشت. بنابراین در تحقیق حاضر دورگ های خود سازگار شناسایی شده اند که می توانند در آینده در برنامه های اصلاحی مورد استفاده قرار گیرند تا گامی دیگر در جهت شناسایی و معرفی ارقام خود سازگار برای ایجاد کشت های تک رقمی و استفاده در برنامه های اصلاحی بعدی مفید باشد.
    کلیدواژگان: بادام، خود سازگار، هیبرید، PCR، مورفولوژی
  • مریم احسانی، محمد مهدی سپهری، سید شهریار عرب صفحات 50-60
    تحلیل شبکه های زیستی علامت دار از زمینه های پژوهشی جدید در سال های اخیر به شمار می رود. این مقاله به بررسی و مقایسه خوشه های متعادل و انجمن های چگال به عنوان دو الگوی ساختاری متفاوت در تحلیل و کشف واحدهای ساختاری موثر در شبکه ها می پردازد. اگرچه بنابر مطالعات موجود شبکه های زیستی به سمت ساختار متعادل گرایش دارند، اما این پژوهش نشان می دهد که الگوی انجمن های چگال در شبکه های بازنویسی سلول هایecoli و yeast از طرح خوشه های متعادل فاصله داشته و تعداد پیوند های منفی در آنها به طور معناداری بالا است. این فاصله به عنوان معیاری در ارزیابی و تحلیل ساختار و عملکرد سیستم پیشنهاد می شود. همچنین با وجود آنکه اکثریت پیوند های بین خوشه های متعادل از نوع منفی می باشد، اما این تحقیق بر نقش پیوند های مثبت واسطه بین خوشه های متعادل در پاسخ سیستم تاکید دارد. تحلیل داده های تعدادی شبکه تنظیم ژنی نشان می دهد که اغتشاش در وضعیت ژن های این پیوندهای واسطه تاثیر مهمی در پاسخ کلی سیستم داشته و سبب ایجاد فاصله بیشتر تعادل جدید از وضعیت اولیه می گردد. به این ترتیب شناسایی خوشه های متعادل و ارتباطات آنها، رویکرد موثری در تعیین واحدهای موثر عملکردی و ارتباطات کلیدی شبکه ها فراهم می کند. این رویکرد در کاربردهایی نظیر هدفگیری ژنی و قطع ارتباطات موثر بین زیرواحدهای اصلی سلولی می تواند مفید واقع شود.
    کلیدواژگان: شبکه های علامت دار، خوشه متعادل، تعادل ساختاری، شبکه تنظیم ژنی
  • احسان دهنوی، سید امید رعنایی سیادت، امیر صاحبی، خسرو خواجه صفحات 60-70
    در صنعت از آنزیم گزایلوزیداز باکتری سلنوموناس رومینانتیوم (SXA) برای تجزیه گزایلان کمپلکس دیواره سلولی استفاده می شود. مهمترین کاربرد صنعتی این آنزیم، تجزیه دیواره سلولی بافیمانده های گیاهی برای تولید سوخت زیستی (Bioethanol) می باشد. یکی از مشکلات صنعتی در استفاده از SXA، پایداری حرارتی نسبتا پایین آن در دماهای بیش از °C 50 می باشد. هر زیرواحد این آنزیم هموتترامر دارای 4 آمینو اسید سیستئین آزاد می باشد. به نظر می رسد که سیستئین آزاد 286 نقثی در فعالیت آنزیمی ندارد. برای بررسی اثر سیستئین آزاد بر پایداری حرارتی SXA، این آمینو اسید با جهش زایی هدفمند به والین تبدیل گردید. جهش یافته مورد نظر سپس وارد مخمر پیکیا پاستوریس گردید و پارامترهای کینتیکی و پایداری حرارتی گزایلوزیداز جهش یافته با تیپ وحشی مورد مقایسه قرار گرفت. درحالی که دمای بهینه، pH بهینه و کارآیی کاتالایتیکی آنزیم جهش یافته تاحدود زیادی شبیه تیپ وحشی بود، نیمه عمر SXA جهش یافته در دمای °C 55 حدود 65% بیشتر از آنزیم طبیعی به دست آمد (نیمه عمر SXA جهش یافته در دمای °C 55 حدود 14 دقیقه تعیین گردید در حالی که در مورد آنزیم طبیعی حدود 5/8 دقیقه می باشد). نتایج این تحقیق نشان داد که حذف سیستئین آزاد موجود در بخش های درونی و آب گریز SXA منجر به افزایش میان کنش های آب گریز بین زنجیره های جانبی آمینو اسیدهای مجاور آن می گردد که در نهایت سبب بهبود پایداری حرارتی آن می شود که می تواند برای کاربردهای این آنزیم در زیست فناوری بسیار مهم باشد.
    کلیدواژگان: β، گزایلوزیداز، سلنوموناس رومینانتیوم، سیستئین آزاد، پایداری حرارتی، جهش زایی هدفمند
  • شفیعه منصوری، سید جمال اشرفی، فاطمه یزدیان * صفحات 70-80

    لواستاتین، یک داروی قوی برای کاهش کلسترول خون به حساب می آید. از آنجا که علل اصلی مرگ و میر در کشورهای در حال توسعه، بیماری های قلبی- عروقی است که در نتیجه ی رسوب چربی ها و بویژه کلسترول در شریانهای بزرگ بوجود می آید، بنابراین، رژیم غذایی حاوی لواستاتین می تواند سبب پیشگیری از ابتلا به این بیماری شود. در این پژوهش، لواستاتین، موناکولین K یا مهارکننده رقابتی آنزیم HMG-COA ردوکتاز (آنزیم موثر در سنتز کلسترول)، توسط موناسکوس پورپورئوس PTCC5303در تخمیر غوطه ور تولید شد. 7 عامل تغذیه ای و شیمیایی موثر در تولید لواستاتین شامل مالتوز، پپتون،MgSO4.7H2O، MnSO4.H2O، KH2PO4، تیامین و pH به روش پلاکت برمن غربالگری شدند. از میان عوامل مختلف، مالتوز و MgSO4 به عنوان عوامل مهم در تولید توده زیستی و لواستاتین شناخته شدند. بهینه سازی غلظت این عوامل به کمک روش آماری سطح پاسخ، در فلاسک های چرخان انجام شد. 10 روز پس از رشد موناسکوس پورپورئوس تحت شرایط بهینه حاوی g/L 26 مالتوز، g/L 1/0 MgSO4.7H2O، g/L 5 پپتون، g/L 5/0 MnSO4، g/L 4 KH2PO4، g/L 1/0 Vitamin B1 و در 7 pH،rpm 130، دمای 30 درجه سانتی گراد بیشترین غلظت لواستاتین mg/l 63 بدست آمد.

    کلیدواژگان: موناسکوس پورپورئوس، تخمیر غوطه ور، لواستاتین، بهینه سازی، روش سطح پاسخ
|
  • Fateme Reypour, Fateme Zarinkamar, Khosro Khajeh Pages 1-10
    Laccase (benzenediol: oxygen oxidoreductase)، is a multicopper polyphenol oxidase enzyme which has glycoprotein structure. The Researches are indicated that laccase enzyme can play role in detoxification of aromatic pollutants (as petroleum derivatives) and conversion them to less toxic compounds. On the other hand، because of its extensive، fibrous root system; Festuca arundinacea، creates an appropriate environment that causes increased catalysis of petroleum contaminants. Considering the fact that increasing in catalysis of pollutants can be provided by presence and changes in activity of various plant enzymes، in this research; the changes in laccase activity of Festuca''s vegetative organs under soil pollution with different concentration of diesel fuel has been investigated. For this purpose، at first، the seeds of Festuca were cultivated in pots containing diesel fuel polluted soils and also control pots in greenhouse conditions. Then in specified time treatments، plants were harvested and plant extract containing laccase were extracted from aerial parts and roots of the plant، separately. After doing centrifuge، changes in enzyme activity were calculated by spectrophotometer. The results show that creation of soil pollution treatments compared with control samples، leads to increase in laccase activity in many cases. In other words، by increasing in laccase activity، the plant will increase its potency of decomposition and assimilation of pollutant hydrocarbons.
    Keywords: Diesel Fuel, Laccase, Petroleum Hydrocarbons, Festuca arundinacea
  • Mohammad Shamsi Fard, Bahman Bahram Nejad, Khaed Mirzayi Pages 10-20
    One of the most important proteins in gene silencing and creation of small RNA، are argonaute proteins. Most of these proteins have an endonucleolytic activity so argonaute proteins play a key role in creation of defense mechanism against certain pathogenic viruses. In current study we studied the putative argonaute genes in six medicinal plants using bioinformatic tools. Sequences of argonaute genes of six medicinal plants were retrieved from target database using Arabidopsis Argonaut blast. Sequence alignment، 3D structure، phylogenetic tree and conserved domain were generated for six medicinal plants argonautes. Results showed that studied medicinal plants have 6 to 18 argonaute proteins in the genome. There were three classes of Argonaute proteins similar to that of Arabidopsis، and each varies in length from 846 to 1187 AA، with a average of 970 AA and 108 kDa. six medicinal plants argonaute proteins had PAZ، PIWI and MID conserved domains. Our results showed that six medicinal plants have three classes of argonautes، This indicates is that the conservation of argonaute proteins in different plants.
    Keywords: Argonaute proteins, bioinformatic, six medicinal plants
  • Reza Darvishzadeh Pages 20-30
    This study was conducted to evaluate genetic variation among 70 sunflower recombinant inbred lines (RIL) derived from the crosses PAC2 × RHA266 together with parents based on seed morphological traits by using a rectangular lattice design with two replications. Seed morphological such as kernel length، kernel width، kernel diameter، 100-kernel weight، percentage of hull، percentage of dehulled kernel and seed yield per plant was measured. Analysis of variance revealed significant differences among lines for the studied traits. The highest coefficient of phenotypic variation was observed for seed yield per plant (23. 42) and the lowest one was observed for percentage of dehulled kernel (1. 37). The highest heritability was observed for 100-kernel weight (0. 995) and kernel width (0. 990) and the lowest one was observed for the yield per plant (0. 521). The highest correlation coefficients were observed between kernel diameter and kernel width (0. 908). Principal component analysis reduced the seed characteristics traits to 2 components explaining 81% accumulative variance. By using Ward clustering method based on seed morphological traits the 72 studied sunflower lines were classified into six groups.
    Keywords: Cluster analysis, genotypic diversity, phenotypic correlation, principal component analysis, yield
  • Pages 40-50
    Self-incompatibility is one of the most important difficulties in almond production which dramatically reduces fruit set and makes orchard management difficult. Therefore، breeding almond to produce self-compatible genotypes is very important. In this study، identification and screening of 100 almond hybrids obtained from cross between Touno (male parent) and A200 (female parent) after the self pollination by PCR reaction with specific primers of SfF and SfR. PCR results confirmed the situation of self-compatible hybrids. In addition، it indicated that، frequencies of Sf، S1 and S9 were 64%، 54% and 72% respectively، among hybrids. Hybrids and their parents vegetative traits (tree height، crown diameter، canopy diameter، branch number، the highest branch، leaf fall، lad length and across petiole length and glad number) using randomized complete bloke design (RCBD) in triplicate was done. PCR results confirmed the situation of self-compatible hybrids. In addition، it indicated that، 50% of genotypes were realized as self-compatible and another 50% were self-incompatible. Also primary evaluating of morphological traits of hybrids and their parents showed that most measured characters of hybrids was ranked between parents at present research، identified Self-compatible hybrids had been identified that can be used in almond breeding programs particularly to development the monoculture orchards of almond.
    Keywords: almond, self, compatible, hybrid, PCR, morphology
  • Maryam Ehsani, Mohammad Mehdi Sepehri, S.Shahriar Arab Pages 50-60
    Analysis of signed biological networks has been an interest of some researchers in recent years. We consider communities and balanced clusters as two structural patterns that may reveal different structures in the networks. Although biological networks tend to structural balance، this study clarifies adhesive communities in some transcriptional networks of ecoli and yeast differ from the balanced clusters and have significantly more negative links in their structure. This difference may be used as an index in categorizing various systems'' structure and function. Also we study the important role of the positive links between balanced clusters، even though the links between these clusters are mostly negative. Analyzing data of some Gene Regulatory Networks، shows that perturbing the genes located at these links، has a larger effect on the system and causes more distance from the initial equilibrium state. So، signed clustering and detecting the links between these clusters can be considered as an effective approach in detecting the functional units and the key components in the system. This can be useful in applications like gene targeting in drug synthesis.
    Keywords: signed networks, balanced cluster, structural balance, Gene Regulatory Network
  • Ehsan Dehnavi, Seyed Omid Ranaei Siadat, Amir Sahebi Pages 60-70
    β- Xylosidase from Selenomonas ruminantium (SXA) is one of the most important enzyme for the hydrolysis of cell wall hemicellulose. SXA has potential utility in industrial processes especially production of bioethanol from bagasse. However، this xylosidase lose activ ity drastically above 50 °C. Each monomer of this homotetramer has four free buried cysteine. It seems that cysteine 286 has no role in protein function. In this study، to investigate effects of free buried cysteine on protein thermal stability، Cys 286 was replaced with the same size amino acid، valine. The mutant and native protein have expressed in Pichia pastoris. Kinetic and thermostability parameters of mutant were compared with the wild type enzyme. While pH optimum، temperature profile and catalytic efficiency of recombinant mutant were be found similar to native enzyme، mutant showed about 65% increase in thermostability respect to the wild type at 55 ˚C. Our results showed that free thiol group of cysteine caused the destabilization. Moreover، hydrophobic side chain of valine could involve in a hydrophobic interaction to stabilize SXA. Elimination of a free cysteine enhanced thermal stability without changing the catalytic efficiency of the enzyme that could be very important for biotechnological applications.
    Keywords: β, Xylosidase, Selenomonas ruminantium, free cysteine, thermostability, mutagenesis
  • Shafieeh Mansoori, Fatemeh Yazdian Pages 70-80

    Lovastatin is a potent agent for lowering cholesterol of blood. Since one of the main reasons of mortality in developing countries is cardiovascular disease، which is caused by precipitation of fatty acid (especially cholesterol) in blood vessels; therefore diets containing lovastatin may prevent this type of disease. In this study، Lovastatin، monacolin K or competitive inhibitor of the HMG-CoA reductase (operative enzyme for cholesterol synthesis) was produced by submerged fermentation using Monascus purpureus PTCC5303. Seven chemical and nutritional parameters including maltose، peptone، MgSO4. 7H2O، MnSO4. H2O، KH2PO4، thiamin and pH screened using Plackett Burman experimental design for monacolin production. Among different parameters، maltose and MgSO4. 7H2O showed significant effect on biomass and monacolin production. The concentration of these agents were optimized using response surface methodology for lovastatin production in the shaker flask. The optimized medium contained 26 g/L maltose، 5 g/L peptone، 0. 1 g/L MgSO4. 7H2O، MnSO4. H2O 0. 5 g/L، 4 g/L KH2PO4، Vitamin B1 0. 1 g/L and pH 7. After 10 days of fermentation in the shaker flask with 130 rpm agitation and 30 ºC، we achieved maximum lovastatin production which was 63 mg/l.

    Keywords: Monascus purpureus, Submerged fermentation, Lovastatin, Optimization, Response surface Methodology