آرشیو وبلاگ
      یاخته‌نامک (دانش و پژوهش)
مگنتوزوم چیست؟ ۱۳٩٤/٢/۸

برخی از باکتری های دانه های پروتئینی در خود می سازند که مگنوتوزوم نام دارم. این دانه ها دارای آهن فریک هستند و به باکتری ها این توانایی را می دهند که بتوانند در جهت قطب های زمین حرکت کنند. 

 

 

 

لینک      نظرات ()      

استفاده از سلول های بنیادی برای درمان آسب های نخاعی ۱۳۸۸/٤/٢۱

آسیب نخاعی یا spinal cord injury در اثر تصادف و یا بیماری بوجود می آید که فلج اندام زیرین بدن را به دنبال دارد.

یکی از ورش هایی که امروزه برای ترمیم آسیب های نخاعی، دنبال می شود، بکاربردن سلول های بنیادی است. با کمک سلول های بنیادی جنینی و یا سلول های بنیادی که از بزرگسالان بدست آمده adult stem نتایج امیدوار کننده ای در این زمینه بدست آمده است.

 

لینک      نظرات ()      

تفاوت تمایز زدایی و عادت زدایی ۱۳۸٧/٤/٢٩

در Dedifferentiation سلولها بیان ژنهای اختصاصی خود را از دست می دهند و  به این ترتیب سلول خصوصیات اختصاصی خود را بطور برگشت ناپذیر از دست میدهد. اما در Deadaptation ،بدلیل فقدان سیگنالهای خرجی ، ژنهای اختصاصی سلول بیان نمیشوند و در صورتیکه این سیگنالها اضافه شوند، سلول دوباره پروتئینهای اختصاصی خود را بیان می کند.

 

لینک      نظرات ()      

نانوتکنولوژی DNA ۱۳۸٦/۱۱/٢٧

 

 

مقدمه:

نادرین سیمن و همکارانش از دانشگاه نیویورک توانسته اند با استفاده از موتیفهای DNA ساختارهای مولکولی جالبی را ایجاد کنند که بدون کمک DNA ایجاد آن ساختارهاامکانپذیر نبود. کاربرد DNA در ساخت این ریزساختارها در قلمرو علمنانوتکنولوژی قرار میگیرد که در ادامه به بخشی از این کاربردها اشاره میشود.

 
مجتمع کردن ذرات کلوئیدی

برایساخت برخی سنسورهای شیمیایی و ابزارهای اپتئوالکتریک، از کلوئیدهای فلزاتیمانند طلا (Au) یا تیتانیوم و کلوئیدهایی از ترکیبات نیمه رسانا (Semi Conductor) مانند ذرات CdSe یا CdS استفاده می شود. اما مشکل عمده درساختاین ابزار این است که این ذرات کلوئیدی، بعلت اینکه بر سطح خود دارایبارهای همنام می باشند به سادگی مجتمع نمی شوند و یکدیگر را دفع می کنند. از این خاصیت DNA که رشته های مکمل ، یکدیگر را شناسایی می کنند و با همهیبرید می شوند ، برای رفع این مشکل استفاده می شود. اگر سطح یک سری ازاین ذرات کلوئیدی را با یک توالی الیگو نوکلئوئیدی DNA (مانند TACCGTTG) وسطح سری دیگربا الیگو نوکلوئید دیگری (مانندCAACGGTA) پوشانده شود و سپساین دو دسته از ذرات با هم مخلوط شوند ،دراثرهیبرید شدن الیگو نوکلئوتیدهابا توالیهای مکمل خود، ذرات کلوئیدی مجتمع شده، بهم می پیوند ند . باتغییرطول توالی های نوکلئوتیدی می توان فاصله بین ذرات کلوئیدی را نیز تنظیمکرد.

 
ساخت کریستالها

کریستالهادر الکترونیک و صنایع کاربرد فراوانی دارند اما ساخت کریستالها به اشکالمختلف دارای مشکلاتی است برای مثال گاهی لازم است که کریستالهای از یک فلزدر یک سیستم کریستالی بخصوص داشته باشیم اما به روشهای شیمیایی آن فلز فقطبه یک سیستم کریستالی ، کریستالیزه می شود . برای مثال ذرات نقره بصورتطبیعی همواره به سیستم اورتورومبیک کریستالیزه می شوند وحال آنکه بهبلورهای دیگری از نقره مانند ترک کلینیک یا کوبیک نیاز است.

 

DNA در حالت عادی به فرم مارپیچهای نوع B وگاهی A است . اما درهنگام کراسینگ آور، در مولکول DNA ساختاری را شبیه صلیب بوجود می آورند که به آن ساختار هالیدی گفته می شود.

در صورتیکه چندین ساختار هالیدی هم اندازه را بکمک آنزیم DNA- لیگاز بهم متصل کنیم . شبکه ای دو بعدی از مولکولهای DNA بوجود می آید که به آن لاتیس (Lattice) گفته می شود . ساختارهای صلیب مانند هالیدی بعنوان مونومرهایاین شبکه دو بعدی عمل می کنند .

در صورتیکه انتهای بازوهای این صلیبها بصورت چسبان باشد (Sticky end) مونومرهای هالیدی مختلف می توانند یکدیگر را شناسایی کنند و به یکدیگر متصل شوند به این ترتیب می توان با بکارگیری مونومرهای مختلفی که با الگوی خاصی بهم متصل می شوند . لاتیسهایی با اشکال مختلف بدست آورد.

 

 

 








شکل۱:نمونه از لاتیسهای دو بعدی که بکمک DNAساخته میشود.

با اتصال این لاتیسها در صفحات فضایی مختلف بهم می توان شبکه های سه بعدی به اشکال فضایی مختلف ماند چهار وجهی (تتراهدرال) هشت جهی( اکتاهدرال) دلتاهدرال (پلی هدرالی که همة وجوه آن مثلثی باشد) و … بدست آورد .

 



شکل۲:ساختار کوبیک متشکل از لاتیسهای DNA



شکل۳: ساختار اکتاهدرال متشکل از لاتیسهای DNA

ساخت این اشکال فضایی مختلف به کمک DNA ، نیازمند بکارگیری توالیهایدقیقاً محاسبه شده از DNA که دارای جایگاه اثر برای آنزیمهای مختلف درمکانهای مختلف هستند و در نوکلئوتیدهای خاصی متیله شده اند، می باشد.(اینمحاسبات با کامپیوتر انجام می شود و سنتز DNA بصورت مصنوعی صورت می گیرد) توالی DNA باید طوری باشد که در جایگاه بخصوص کراسینک آور بدهند . بکمکآنزیمهای RecA و هلیکاز می توان توپولوژی احجام فضایی حاصله را بطوردلخواه تغییر داد و بکمک توپوایزدمرازهای Iو III می توان احجام فضایی رابه انانتومرهای خود (تصاویر آئینه ای ) تبدیل کرد . با قرار دادنجایگاههای اثر آنزیمهای محدود کنندة بخصوص در زاویای احجام تشکیل شده میتوان این احجام را به احجام کوچکتر تقسیم کرد و بااستفاده از ترکیب چند تااز این احجام کوچک به کمک آنزیم لیگاز ، احجام جدیدی بدست آورد. بکمک ایناحجام فضایی می توان اسکلت کریستالهای مختلفی را طراحی کرد و بااتصالنانوکریستالها(ذرات ریز کریستال ) به DNA ، از این اسکلت بعنوان داربستیبرای کریستالیزاسیون این ذرات کوچکتر استفاده کرد (شکل 3) برای این منظورپس از آنکه مولکولهای DNA ds بعنوان اسکلت برای کریستال مورد نظر طراحیشدند ، اجزاء تشکیل دهنده کریستال را به این مولکولهای DNA متصل می کنند وسپس با کمک آنزیمهای مختلف این DNA را بصورت لاتیس های دو بعدی و سپساحجام فضایی در می آورند . با قرار دادن مولکول حاصل در شرایطکریستالیزاسیون ، کریستال بر دابست DNA به شکل دلخواه تشکیل میشود . پس میتوان مولکولهای DNA را با آنزیم Dnase حذف کرد.



شکل ۴: استفاده از آنزیمها

از احجام فضایی DNA نه تنها برای ساخت کریستالهای ، بلکه برای ساخت سازههای زیستی نیز می توان استفاده کرد در سال 1994 نی مایر (Neimeyer ,eatl 1994) از این احجام فضایی بعنوان داربستی برای ساخت پروتئینها به اشکالمتفاوت استفاده کرد .این گروه در سدد هستند با استفاده از این تکنیک شکلاسکلت سلولی سلولها را تغییر دهند و سلولهایی با اشکال جدید برای مصارفصنعتی ایجاد کنند.

 

 



 

 



شکل۵:داربستهایی بعنوان زیرساختارهای پروتئینی

ساخت مدارهای منطقی :

با ترکیب مشخصی از مولکولهای B- DNA و Z- DNA حلقوی میتوان حلقه های درهم رفته ای از مولکولهای DNA را با اشکال مختلف بدست آوردبه این حلقه های دهم رفته حلقه های Borromean گفته می شود. اگر یکی از اینحلقه ها از هم باز شود بقیه حلقه های از یکدیگر جدا می شوند وبصورت حلقههای مجزایی در می آیند.

 

 



شکل۶:حلقه های برومین

 

در الکترونیک از سوی حلقه های Borromean برایساخت مدارهای منطقی استفاده می شود به این صورت که اگر اتصال در یکی ازحلقه ها (مدارات ) ، برقرار نباشد ، اتصال در دیگر مدارات نیز قطع می شود. از این مدارات در ساخت کامپیوترهای ساده (ماشین حسابهاو….) استفاده میشود باساخت حلقه های Borromean از DNA در صورت منطقی نبودن یک حلقه(نادرست بودن محاسبه ) دیگر حلقه ها از هم جدا می شوند که با انجام ژلالکترونورز می توان منطقی نبودن معادله را مشاهده کرد.

 

 


منابع: 


[1]  Adleman, L.M. (1994), Molecular computation of solutions to combinatorial problems, Science 266, 1021-1024.
[2]  Chen, J.H., Kallenbach, N.R. and Seeman N.C. (1989), A specific quadrilateral synthesized from DNA branched junctions, J. Am. Chem. Soc. 111, 6402-6407.
 [3] Zhang, Y. and Seeman, N.C. (1992), A solid-support methodology for the construction of geometrical objects from DNA, J. Am. Chem. Soc. 114, 2656-2663.
 [4] Mao C., Sun W. and Seeman N.C. (1997), Assembly of Borromean rings from DNA, Nature (London) 386, 137-138.
 [5] Li, X., Yang, X., Qi, J., Seeman, N.C. (1996), Antiparallel DNA double crossover molecules as components for nanoconstruction, J. Am. Chem. Soc. 118, 6131-6140.
[6]  Winfree, E. (1996), On the computational power of DNA annealing and ligation. In: DNA Based Computing, ed. by Lipton, E.J. and Baum , E.B, Providence: Am. Math. Soc., pp. 199-219.
[7]  Mirkin, C.A., Letsinger, R.L., Mucic, R.C. and Storhoff, J.J. (1996), A DNA-based method for rationally assembling nanoparticles into macroscopic materials. Nature 382, 607-09.
[8]  Niemeyer, C.M., Sano, T., Smith, C.L., Cantor, C.R. (1994), Oligonucleotide-directed self-assembly of proteins. Nucl. Acids Res. 22, 5530-5539.

 

 

لینک      نظرات ()      

آنزیمهای محدود کننده مصنوعی ۱۳۸٦/٥/۱٩

 

تاکنون بیش از400 نوع آنزیم محدود کننده مختلف شناسایی شده است که توالی شناسایی آنهاحداکثر 8 نوکلئوتید می باشد . اما گاهی نیاز به آنزیمهای محدود کننده ایاست که بتوانند جایگاههایی بزرگتر که اختصاصی تراند، شناسایی کنند. مثلاً، در برش پلاسمید ها بعنوان وکتور لازم است که فقط یک جایگاه شناساییبرروی پلاسمید موجود باشد. همچنین گاهی نیاز به برش توالیهای خاصی است کهبرای آن آنزیم طبیعی وجود ندارد. مثلاً ، در برخی قطعات DNA، توالیپالیندرم یافت نمی شود .دانشمندان برای حل این مشکل اقدام به ساختاندونوکلئازهای شیمیایی کرده اند. بکمک این اندونوکلئازهای شیمیایی میتوان هر جایگاه هدف دلخواه را با هر اندازه شناسایی کرده و آنها را برشداد. این آنزیمهای مصنوعی از یک الیگومر سنتزی DNA و یک گروه عاملی برشدهنده، تشکیل شده اند.این گروههای عاملی معمولاً لیگاندهای فلزی هستند کهبا تولید رادیکال آزاد باعث برش DNA می شوند. طرز استفاده از این آنزیمهابه این صورت است که ابتدا توالی مکمل جایگاهی را که میخواهیم برش یابد رابصورت سنتزی تهیه کرده وسپس گروه عاملی برش دهنده را به آن اضافه میکنند. با مجاور کردن این آنزیم مصنوعی با DNA آنزیم به توالی مکمل خود متصل شدهودر یک واکنش شیمیایی باعث برش آن میشود.

 

لینک      نظرات ()      

تشخیص زود هنگام سرطانها به کمک آپتامرها ۱۳۸٦/۳/٢٢

هر یک از سلول های بدن انسان ،پروتئین های خاصی را بیان می کنند .به مجموعه پروتئین هایی که در هر یک از انواع سلول ها بیان می شود ، پروتئوم[1] گفته می شود.پروتئوم هر سلول مانند اثر انگشتی است که بکمک آن می توان نوع سلول و سن آن را مشخص کرد.سلول های سرطانی ویا سلول هایی که در حال سرطانی شدن هستند نیز دارای پروتئوم خاصی هستند که می توان با بررسی آنهاسلول های سرطانی را مشخص کرد.در سلول های سرطانی علاوه بر آنکه نحوه بیان ژن ها تغییر می کند ، مقدار بیان آنکوپروتئین ها افزایش میابد که با مشخص کردن این افزایش می توان به سرطانی شدن سلول پی برد.

برسی بیان همه پروتئین های بیان شده در یک سلول بوسیله آپتامر ها بصورت تک به تک ، بسیار زمانگیر است.به همین منظور روشی ابداع شده که بکمک آن بتوان همه انواع پروتئین های یک سلول را بطور همزمان بررسی کرد .در این روش همه آپتامر های لازم برای شناسایی پروتئوم یک سلول بصورت ریزآرای[2] بر روی یک صفحه کوچک ،متصل شده اند. این آپتامر ها با مواد فلوئورسانتی مانند رودامین ،نشاندار شده اند.برای شناسایی پروتئوم سلول ابتدا عصاره سلولی بر روی ریزآرایه قرار داده می شود، در این هنگام پروتئین های سلول به آپتامر های خود که هر یک در محل ویژه ای از ریزآرایه قرار دارد، متصل می شوند.پس از شستشو ، سطح ریزآرایه توسط یک اسکنر اسکن می شود.اتصال پروتئین ها به آپتامر ها باعث می شود ساختار فضایی آپتامر ،کمی تغییرکند که این امر موجب تغییر در شدت تابش فلوئورسانت آپتامر می شود. به این ترتیب بکمک اسکنر می توان مشخص کرد که در چه آپتامر هایی شدت تابش فلوئورسانت تغییر کرده و با توجه به آن پروتئوم سلول را مشخص کرد. روش فوق بویژه برای شناسایی سلول های سرطانی در سرطان پستان،کاربرد زیادی پیدا کرده است.در این روش می توان با بررسی مرحله به مرحله سلول،مراحل پیشرفت سرطان را بررسی کرد.

1 -Proteom

2-Micro array

لینک      نظرات ()      

تعیین مقدار متابولیت های سلولی به کمک آپتامرها ۱۳۸٦/٢/۱۱

یکی از علائم بیماری های مختلف، افزایش یا کاهش مقدار متابولیت های سلولی است .بکمک آپتامر ها می توان مقدار متابولیت های سلولی را به دقت آندازه گیری کرد.برای مثال در یکی از روش های تشخیص بیماری فنیل کتونوری ،از آپتامر بر علیه ال- فنیل آلانین استفاده می شود.در بیماری فنیل کتونوری مقدار ال-فنیل آلانین در خون افزایش میابد.که با اندازه گیری مقدار فنیل آلانین خون ، می توان این بیماری را تشخیص داد.در این روش مقدار مشخصی از آپتامر های نشاندار بامواد فلوئورسانت،با مقدار مشخصی از سرم خون بیمار مخلوط می شوند.در این هنگام مولکول های ال-فنیل آلانین موجوددر سرم خون ،به آپتامر ها متصل شده و باعث تغییر شدت تابش فلوئورسانت آنها می شوند.هرچه مقدار فنیل آلانین خون بیشتر باشد،تعداد فنیل آلانین هایی که به آپتامر متصل می شود،بیشتر بوده و در نتیجه تغییر شدت تابش فلوئورسانت محلول نیز بیشتر خواهد بود.این تغییرات را می توان با یک اسپکتروفتومتر ساده ،اندازه گیری کرد.با تهیه یک منحنی استانداردکه تغییرات شدت تابش فلوئورسانت را بر حسب تغییر مقدار فنیل آلانین  نشان میدهد،می توان به راحتی غلظت ال-فنیل آلانین را در خون بیمار مشخص کرد.

لینک      نظرات ()      

کاربرد آپتامر ها در تشخیص مولکولی بیماری های عفونی ۱۳۸٦/۱/٢٢

آپتامر ها،مولکول های بسیار مناسبی برای تشخیص مولکولی بیماری های عفونی ،بخصوص عفونت های ویروسی می باشند.برای این منظور کافی است برای هر یک از پروتئین های اختصاصی باکتری یا ویروس مورد نظر،آپتامر ساخته شود.بکمک این آپتامر می توان از طریق روش های مختلف به شناسایی عامل عفونت پرداخت.یکی از مهمترین این روش ها روشELANA است .اصول کلی این روش مشابه روش ELISA است .باین تفاوت که در این روش از اپتامر ها بجای آنتی بادی استفاده می شود.در روش ELANA ، ابتدا آنتی ژن های سرم بیمار بر روی سطح چاهک های ویژه ای پوشانده شده وسپس آپتامر های اختصاصی بر علیه آنتی ژن های عامل بیماریزا به آن اضافه می شود.پس از شستشوی سطحی،آپتامر نشانداری بر علیه آپتامر اولیه اضافه می شود.آپتامر ثانویه اغلب بصورت آنزیمی نشاندار می شود. در این روش  ، آنزیم پراکسیداز خردل  HRP[1] به آپتامر ثانویه متصل می شود. سوبسترای این  آنزیم، ماده لومینول می باشد که بوسیله آنزیم فوق به یک ماده که دارای خاصیت  نورافشانی (لومینسانس[2] ) است تبدیل می شود.با اضافه کردن سوبسترا به هریک از چاهک ها و مشاهده تغییر رنگ ایجاد شده، مییتوان ببه وجود آنتی ژن پی برد.

تاکنون از روش فوق برای شناسایی عفونت با ویروس های هپاتیت B ،ویروس ایدز و ویروس هرپس سیمپلکس(HSV) ، استفاده شده است.



[1] - Horse radish preoxidase

[2] - Luminal یا  33,55 tetramethyl benzidine(TMB)

لینک      نظرات ()      

روش تهیه آپتامر ها ۱۳۸٦/۱/٢٢

برای هر  لیگاند مورد نظر براحتی می توان آپتامر ساخت.برای این منظور از روشی بنام SELEX[1] استفاده می شود.در این روش ابتدا بوسیله سنتز مصنوعی توالی های بسیار مختلفی از RNA در اندازه های مختلف بصورت تصادفی ساخته می شود.در این مرحله بیش از یک میلیون نوع RNA ساخته می شود.هر یک از این مولکول های RNA دارایساختار فضایی خاصی استکه در بین آنها یک یا چند مولکول RNA می توانند بعنوان آپتامر به لیگاند مورد نظر متصل شوند.برای خالص سازی این آپتامر ها از روش کروماتوگرافی میل ترکیبی[2] استفاده می شود.در این روش ابتدا لیگاند ها به دانه های سفادکس در ستون کروماتوگرافی متصل شده و سپس محلول حاوی انواع مولکول های RNA سنتز شده از ستون عبور داده می شوند.آپتامر ها به لیگاند متصل شده و در ستون باقی میمانند وبقیه مولکول های RNA در اثر شستشو از ستون خارج می شوند.سپس مولکول های آپتامر از ستون جداسازی می شوند. در این روش ممکن است چندین نوع آپتامر برای یک لیگاند بدست آید که هریک به قسمتی از لیگاند متصل می شود.پس از انتخاب بهترین آپتامر،مولکول فوق تعیین توالی می شودو از روی آن توالی به روش سنتز مصنوعی،تعداد زیادی آپتامر ساخته می شود.

همچنین می توان از روی این آپتامر ها cDNA ساخت و آن را به همراه یک پروموتر قوی در باکتری ها کلون کرد.به این ترتیب باکتری مقدار زیادی آپتامر تولید خواهد کرد.به این آپتامر ها،آپتامر های منوکلونال  گفته می شود.



[1] - Selective expansion of ligands by exponential enrichment

[2] -Affinity CHromatography

لینک      نظرات ()      

آپتامر ها وکاربرد آنها درتشخیص مولکولی بیماری ها ۱۳۸٦/۱/٢٢

هر یک از مولکول های RNA دارای توالی خاصی هستند.توالی اسید های نوکلئیک باعث می شود که آنها دارای ساختار سه بعدی خاص خود شوند. این ساختار، در اثر پیوند های هیدروژنی واتسون-کریک و پیوند های هیدروژنی هوگستین[1] ایجاد می شود. برخی از این مولکول هایRNA در ساختار فضایی خود دارای جایگاهی هستند که می توانند از طریق این جایگاه به دیگر مولکول ها متصل شوند. اتصال این جایگاه ها به مولکول های مختلف بعلت شکل فضایی خاص آنها، وبرقراری پیوند های واندروالس  و هیدروژنی با آن مولکول ها است. این اتصال بسیار اختصاصی ودارای میل ترکیبی[2] زیادی است.به این مولکول های RNA ،آپتامر[3] وبه جایگاه اتصال آنها آپتاتوپ[4] گفته می شود.این عمل آپتامر ها همانند عمل آنتی بادی ها است.اما آپتامر ها نسبت به آنتی بادی ها بسیار اختصاصی تر عمل می کنند وبا قدرت بیشتری به لیگاند متصل می شود. آپتامر ها دارای سرعت اتصال بالا[5] و سرعت تفکیک[6] پایین هستند. آپتامر ها ،لیگاند های بسیار متنوعی از جمله یون ها،متابولیت های سلولی، ویتامین ها ،ویروس ها ودارو های مختلف مانند آسپیرین و....را شناسایی می کنند. آپتامر ها حتی می توانند انانتیومر ها فضایی مولکول های مختلف  مانند کافئین و تئوفیلین  را تشخیص دهند.



[1] -Hoogsteen

[2] -Affinity

[3] -Aptamer: from the Latin ‘aptus’, meaning ‘to fit’

[4] -Aptatope

[5] -Association rate

[6] -Dissociation rate

لینک      نظرات ()      

مطالب قدیمی تر »
مطالب اخیر مگنتوزوم چیست؟ استفاده از سلول های بنیادی برای درمان آسب های نخاعی تفاوت تمایز زدایی و عادت زدایی نانوتکنولوژی DNA آنزیمهای محدود کننده مصنوعی تشخیص زود هنگام سرطانها به کمک آپتامرها تعیین مقدار متابولیت های سلولی به کمک آپتامرها کاربرد آپتامر ها در تشخیص مولکولی بیماری های عفونی روش تهیه آپتامر ها آپتامر ها وکاربرد آنها درتشخیص مولکولی بیماری ها
کلمات کلیدی وبلاگ سلولی (۱٦) تکنیک آزمایشگاهی (۱٤) ژنتیک (۱٠) مولکولی (۸) نانوبیوتکنولوژی (۸) نورولوژی (٧) بیوشیمی (٦) پروتئومیک (٥) ایمونولوژی (٤) میکروبیولوژی (٤) بیوتکنولوژی (۳) سرطان (٢)
دوستان من