Genetic Engineering

Genetic Engineering

Comments

I a have few conclusion regarding this question can somebody help:
A scientist is working on the fruit weight of lemon. He has selected two genotypes from his germplasm i.e. best performer 62g & least performer 30g. He has attempted cross of both genotypes to produce F1. He has successfully determined that four gene pairs are involved in expression of fruit weight. Would you help him in predicting the performance in F1 and F2?
kindly help.......................

نویسنده : احسان حق جو این پیج به منظور استفاده و تبادل نظرعلمی برای دانشجویان و فارغ التحصیلان ژنتیک پزشکی ، ژنتیک گیاهی ، اصلاح نباتات ، بیوتکنولوژی ایجاد شده است ، لطفا از درج کردن کامنت های نامربوط خودداری فرمایید ، مرسی

نویسنده : احسان حق جو

[10/06/14]   http://vimb.basijmed.ir/

[04/23/14]   بانک های اطلاعاتی اولیه بیوانفورماتیک

بانک¬های Pubmed
, PMC ,
BookShelf
, MeSH
, OMIM ,
OMIA

از لینک زیر متن آموزشی را دانلود کنید
http://s3.picofile.com/file/7386519779/pubmed_pmc_bookshelf_and_mesh_for_AHAR_UNI.pdf.html

13/11/2013

Genetic Engineering's cover photo

[01/30/13]   مهندسی ژنتیک در گیاهان چگونه صورت می گیرد:

دانشمندان معمولاً از مهندسی ژنتیک در عالم طبیعت در انجام کارهایشان الگو برداری می کنند. مهندسی ژنتیک در عالم طبیعت در یک باکتری خاکزی تحت عنوان آگروباکتریوم تاموفاشین را به کار رفته است. این باکتری شامل یک DNA حلقوی کوچک و آزاد بنام پلاسمید می باشد از پلاسمید این باکتری غالباً برای تغییر ساختار ژنتیکی یک گیاه حساس به بیماری گال استفاده می‌شود. دانشمندان در گام اول ژنهائی را که یک خصوصیت مطلوب و یا یک صفت اتصالی را کنترل می‌کنند ،شناسائی می کنند. تا در گام بعدی این ژن مطلوب را به گیاه مورد نظر انتقال دهند. برای انجام چنین کاری در گیاهی که حاوی آن ژن مطلوب هست، ژن مربوطه را را از قطعه DNA آن گیاه با استفاده از آنزیم‌های خاصی جدا می‌کنند. این آنزیم‌ها مانند یک قیچی عمل کرده و نیز پلاسمید حاصل از باکتری آگروباکتریوم را با همان آنزیم‌ها برش می دهند و ایجاد یک قطعه DNA باز می کنند سپس این پلاسمید باز شده را در مجاورت ژن مطلوب قرار داده و با یکدیگر ادغام می کنند و با استفاده از آنزیمهای خاصی اتصالات مربوطه را بین این ژن و پلاسمید انجام می‌دهند. آنها می‌توانند پلاسمیدی را تولید کنند که حاوی این ژن مطلوب می‌باشد. چنین پلاسمیدی را DNA ی نوترکیب یا RDNA می‌نامند دانشمندان این مجموعه را (پلاسمید نو ترکیب) به داخل باکتری آگرو باکتریوم بر می‌گردانند و در نتیجه این باکتری شامل پلاسمید تغییر یافته می‌شود . مجموعه پلاسمید+ ژن مطلوب+ آگروباکتریوم به گیاه مورد نظر منتقل می‌شود.

بعضی از سلولهای این گیاه، ژن مربوطه را از پلاسمید دریافت کرده و جزء ساختار DNA خودی می‌کنند. وقتی چنین سلولهای گیاهی در محیطهای کشت رشد داده می شوند، تولید گیاهان کوچکی می‌کنند که می‌توان وجود صفت جدید مورد انتظار از ژن انتقال یافته را در آنها تست کرد.این چنین گیاهانی نامیده می‌شوند گیاهان تراریخت و باید آزمونهای بیشتری بر روی آنها صورت گیرد.

[01/30/13]   آیا تلومرازها حامل رمز جلوگیری از پیر شدن هستند؟
دانشمندان کم کم قادر می شوند که به رمز پیری دست پیدا کنند و برخی هم گفته اند که ممکن است به زودی برای آهسته کردن روند پیری و حتی معکوس کردن آن درمانی کشف کنند.
روند بالا رفتن سن پیچیده است و مدتها است که رازی قابل توجه بوده اما اکنون پیشرفتی هایی در حال رخ دادن است.
سال گذشته گروهی در موسسه سرطان شناسی "دانا-فاربر" مقاله ای را منتشر کرد که در آن با جزئیات تشریح شده چگونه روند پیری را می توان در موش های آزمایشگاهی معکوس کرد.

[01/30/13]   انواع PCR

بمنظور نتیجه گیری بهتر، غیر از PCR معمولی روش های جدیدی از PCRارائه شده است که به صورت اجمالی به برخی از آنها اشاره می شود.

RT-PCR
(Reverse Transcriptase-PCR)
الگوی اولیه در RT-PCR، مولکول RNA تک زنجیره ای است. از آنجائیکهDNA پلیمراز قادر به استفاده از RNA بعنوان الگو نمی باشد، مرحله دیگری بهPCR اضافه شده است. طی این مرحله، با استفاده از آنزیم رورس ترانس کریپتاز(Reverse Transcriptase) RT ، از الگوی RNA، مکمل آن DNAC (complementary DNA)
سنتز می شود و بوسیله تکنیک PCR تکثیر می یابد. بمنظور تعیین گونه و حساسیت دارویی در ویروس شناسی و مایکوباکتریولوژی، از این روش برای تکثیر RNA ریبوزومی استفاده می شود.

Nested-PCR
در این روش بمنظور افزایش حساسیت PCR از دو جفت پرایمر استفاده می شود. ابتدا با یک جفت پرایمر اول در طول 30-15 چرخه، قطعات مشخصی از DNAهدف تکثیر می یابند. سپس محصول PCR حاصل به لوله دیگری منتقل شده و بعنوان الگو استفاده می شود و بوسیله جفت پرایمرهای دوم مرحله دوم PCR انجام می شود.

Multiplex-PCR
در این روش از چند جفت پرایمر اختصاصی برای هدف های مختلف استفاده می شود. در میکروب شناسی بالینی، با استفاده از این روش امکان شناسایی چندین عامل بیماری در یک نمونه بطور همزمان وجود دارد و می توان عفونت های مخلوط را تشخیص داد.

ARMS-PCR
(Amplification Refractory Mutation System-PCR)
روش آرمز _ پی سی آر (ARMS-PCR) برای تشخیص موتاسیون های نقطه ای بکار می رود و از دو جفت پرایمر استفاده می شود. در این روش، واکنش در دو لوله جداگانه انجام می شود که یکی از آنها حاوی پرایمرهای نوع موتاسیون یافته و دیگری حاوی پرایمرهای نوع معمولی است. چنانچه تکثیر در لوله حاوی پرایمر موتاسیون یافته انجام شود، در DNA هدف، موتاسیون اتفاق افتاده است و تکثیر در لوله حاوی پرایمر معمولی، نشان دهنده آن است که موتاسیونی اتفاق نیفتاده است. از این متد می توان در تشخیص موتاسیون های مولد مقاومت دارویی در باکتری‌ها استفاده کرد

[01/30/13]   بیان پروتئین در مخمر ( از ژن تا پروتئین )
سیستم بیانی مخمر اقتصادی ترین سیستم بیانی یوکاریتی هم برای پروتئین های ترشحی و هم برای پروتئین های درون سلولی می باشد. این سیستم برای تولید مقادیر زیاد پروتئین های نوترکیب یوکاریوتی بسیار ایده آل است. در سیستم بیانی مخمری، سویه هایی که توانایی تولید پایدار و با دوام پروتئین نوترکیب را دارند انتخاب می شوند و نیز این سیستم تولید مقادیر زیاد پروتئین را برای محققان ممکن می کند. استفاده از این سیستم همچنین سبب کاهش چشمگیر در هزینه ها و زمان می گردد. علاوه بر این، گروه پژوهشی پیشگامان انتقال ژن می تواند با بهینه کردن کدون ها بخصوص در مورد مخمر پیکیا پاستوریس، میزان تولید پروتئین مورد نظر شما را افزایش دهد.

فواید سیستم بیانی مخمر
• ترانسفورماسیون پایدار
• تولید مقادیر زیاد پروتئین نوترکیب
• دارا بودن تغییرات پس از ترجمه موجود در پروتئین های یوکاریوتی
• ترشح پروتئین مورد نظر به محیط کشت و در نتیجه کم کردن پروسه های مورد نیاز برای تخلیص

از ژن تا پروتئین در مخمر: بسته Y1
مراحل انجام کار زمان مورد نیاز ویژگی ها
مرحله 1: سنتز ژن 4 تا 5 هفته طراحی ژن و سنتز آن
مرحله 2: ساب کلونینگ 1 تا 2 هفته ساب کلون کردن ژن در یک وکتور بیانی مناسب
مرحله 3: انتقال به مخمر و انتخاب کلونی مناسب دارای ژن 2 تا 3 هفته - انتقال ژن به مخمر
- انتخاب کلونی های مناسب
مرحله 4: بیان پروتئین نوترکیب و ژل اکریل آمید 1 تا 2 هفته بیان پروتئین نوترکیب و ژل پلی اکریل آمید
با رنگ آمیزی کوماسی بلو
مرحله 5: بهینه سازی بیان پروتئین 2 تا 3 هفته - انتخاب بهترین کلونی
- پروفایل بیانی
قیمت کل پروژه از ابتدا تا پایان: از 4.500.000 تومان ( بدون هزینه سنتز ژن )
این قیمت در مورد ژن هایی بدون توالی های پیچیده می باشد

از ژن تا پروتئین در مخمر: بسته Y2 (با تضمین بیان پروتئین فعال)
مراحل انجام کار زمان مورد نیاز ویژگی ها
مرحله 1: سنتز ژن 4 تا 5 هفته طراحی ژن و سنتز آن
مرحله 2: ساب کلونینگ 1 تا 2 هفته ساب کلون کردن ژن به چند وکتور بیانی مختلف
مرحله 3: انتقال به مخمر و انتخاب کلونی مناسب دارای ژن 2 تا 3 هفته - انتقال ژن به مخمر
- انتخاب کلونی های مناسب
مرحله 4: بیان پروتئین نوترکیب و ژل اکریل آمید 1 تا 2 هفته بیان پروتئین نوترکیب و ژل پلی اکریل آمید
با رنگ آمیزی کوماسی بلو
مرحله 5: بهینه سازی بیان پروتئین 2 تا 3 هفته - انتخاب بهترین کلونی
- پروفایل بیانی
قیمت کل پروژه از ابتدا تا پایان: از 10.000.000 تومان ( بدون هزینه سنتز ژن )
این قیمت در مورد ژن هایی بدون توالی های پیچیده می باشد

توجه:
یادآور می گردد گروه پژوهشی پیشگامان انتقال ژن نسبت به پروژه های انجام شده هیچ گونه مالکیت معنوی (در زمینه انتشار مقاله، ثبت اختراع و ...) نداشته و فقط به عنوان مجری، پروژه مورد نظر را انجام می دهد. در ضمن کلیه اطلاعات مربوط به هر پروژه به صورت محرمانه بوده و فقط در اختیار کارفرما و مسئول پروژه قرار می گیرد.

30/01/2013

Timeline Photos

[01/30/13]   روشهای الکتروفورز در بیولوژی مولکولی
پس ا ز استخراج مادة ژنتیک، مرحله بعدی تفکیک آن به قطعات تشکیل دهنده و شناسایی هر قطعه می باشد. همچنین در هنگام بررسی پروتئینهای سلولی نیز نیاز به تفکیک انواع پروتئینها از هم می باشد. به سبب اینکه ماکرومولکولهای زیستی باردار هستند می توان با قرار دادن آنها در یک میدان الکتریکی ، آنها را بر اساس خواص فیزیکی مانند شکل فضایی ، وزن مولکولی و بار الکتریکی ، تفکیک کرد. برای این منظور از روشی بنام الکتروفورز استفاده می شود . روشهای مختلف الکتروفورزی برای تفکیک و مطالعه بیومولکول ها اعم از اسید های نوکلئیک یا پروتئین ها ابداع شده است که در زیر به معرفی انواع متداول آن می پردازیم.

۱)الکتروفورز سطحی : از یک نوار کاغذی یا استات سلولزی بعنوان فاز ثابت استفاده می شود. دو روش فوق جز در برخی کارهای پژوهشی کاربرد چندانی ندارند.

۲)الکتروفورز ژل : از یک محیط نیمه جامد (ژل ) بعنوان فاز ثابت استفاده میشود. این نوع الکتروفورز برحسب نوع ژل به کار گرفته شده به دو نوع الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید ( PAGE) و الکتروفورز ژل آگارز تقسیم می شود. الکتروفورز PAGE دارای قدرت تفکیک بسیار بالائی بوده و برای تفکیک پروتئین ها و اسید های نوکلئیک به کار گرفته می شود.
به منظور بررسی پروتئین ها با استفاده از PAGE ، به سبب اینکه پروتئینها دارای بار مختلف هستند، معمولاً برای اینکه تفکیک فقط براساس وزن مولکولی انجام شود به بافر ماده شیمیائی SDS (سدیم دو دسیل سولفات ) اضافه می شود. SDS مولکول بزرگی با بار منفی می باشد. این ماده باعث واسرشت شدن پروتئینها شده و به آنها متصل می شود. به ازای هر دو اسید آمینه، یک مولکول SDS به پروتئین متصل می شود که باعث القاء بارمنفی متناسب با وزن مولکولی به پروتئین می شود. هر چه غلظت پلی اکریل آمید بیشتر باشد قدرت تفکیک ژل بیشتر خواهد بود و مولکول های دارای وزن مولکولی نزدیک به هم را بهتر تفکیک می نماید .

برای تفکیک اسیدهای نوکلئیک در صورت امکان از ژل آگارز استفاده می شود. تهیه ژل مزبور به مراتب سریعتر و اسانتر از ژل پلی اکریل آمید بوده و هزینه کمتری را در بر می گیرد. معمولا برای تفکیک قطعات بزرگ DNA (بزرگتر از 500 جفت باز) در صورتیکه هدف صرفا بررسی کیفی و تفکیک باشد استفاده از ژل آگارز انتخاب اول است. برای تفکیک قطعات کوچک DNA دو رشته ای و قطعات DNA تک رشته ای از ژل پلی اکریل آمید استفاده می شود. قدرت تفکیک ژل های مزبور ارتباط مستقیمی با غلظت آنها دارد. برای مثال، برای تفکیک قطعاتی به اندازه 100 جفت باز از آگاروز 3% و برای قطعات حدود 2000 جفت باز از آگارز 8/. درصد استفاده می شود.در صورتیکه نیاز به تفکیک DNA به صورت تک رشته ای باشد، از مواد واسرشت کننده نظیر اوره، فرمالدهید یا فرمامید در ژل همزمان با الکتروفورز استفاده می شود. به این نوع ژلها، ژل واسرشت کننده می گویند. چنین ژل هائی پیچ و تابهای اسید های نوکلئیک را از هم باز کرده و بنابراین تفکیک مولکول ها فقط براساس طول و نه ساختار دوم انجام می شود. در این ژل ها مولکولهای کوچکتر در مقایسه با مولکول های بزرگتر سریعتر حرکت کرده و مسافت بیشتری را طی می کنند. از روش PAGE برای بررسی موتاسیون ها و تعیین توالی DNA استفاده می شود.

۳)الکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار: چنانچه اشاره شد، هر چه غلظت ژل کمتر باشد با آن می توان مولکولهای بزرگتری را بوسیلة الکتروفورز ، تفکیک کرد. ولی در این رقت محدودیت وجود دارد به طوریکه حتی با رقیقترین ژلهای آگاروز هم نمی توان مولکولهای DNA بزرگتر از 100 کیلو جفت باز را تفکیک کرد. برای این منظور از روشهای الکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار استفاده می شودکه دارای انواع مختلفی است:

آ)الکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار تک جهتی (UPFGE ): یکی از ساده ترین روشهای الکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار، روش UPFGE می باشد. برای این روش از یک دستگاه ژل الکتروفورز افقی معمولی استفاده می شود. در UPFGE ، میدان الکتریکی در فواصل زمانی معین قطع شده و دوباره برقرار می شود. هنگامی که میدان برقرار است مولکول DNA بصورت گسترده در آمده و در جهت میدان حرکت می کند. با قطع شدن جریان الکتریکی، حرکت DNA متوقف شده و DNA فرصت می یابد تا به حالت هیئت فضایی خاص خود در آید ولی با برقراری مجدد جریان حرکت مولکول آغاز می شود. در زمانی که میدان الکتریکی برقرار نیست همة مولکولها فرصت نمی کنند بطور کامل به شکل فضایی خود در آیند هر چه مولکول کوچکتر باشد سریعتر می تواند به شکل فضایی خود در آید و از آن خارج شود. براین اساس می توان مولکولهای نسبتاً بزرگ را از هم تفکیک کرد. با استفاده UPFGE می توان مولکولهایی تا اندازه 400 کیلو جفت باز را از هم تفکیک کرد. از این روش الکتروفورزی در انالیز ژن های بزرک نظیر ژن کد کننده پروتئین دیستروفین که در پیدایش بیماری دیستروفی عضلانی نقش دارد، استفاده می شود.

ب)الکتروفورز در میدان الکتریکی معکوس (FIGE) : در روش FIGE، جهت میدان الکتریکی در فواصل زمانی معین ، معکوس می شود در این روش برای تفکیک مولکولهای کوچک از دامنه های زمانی کم استفاده می شود یعنی میدان الکتریکی بطور متناوب به مدت .5/. ثانیه در جهت مستقیم و به مدت 25/. ثانیه در جهت مخالف برقرار می شود. در مورد مولکولهای بزرگتر از زمانهای بیشتر ، 3 ثانیه به جلوو 1 ثانیه در جهت مخالف استفاده می شود. با این روش می توان مولکولهایی تا اندازه 800 کیلو جفت باز را از هم تفکیک کرد.

ج)ژل اکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار (PFGE:( PFGE یکی از متداولترین روشهای الکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار است. در این روش از دو میدان الکتریکی که نسبت بهم بصورت عمود قرار گرفته اند، در فواصل زمانی معین بطور متناوب استفاده می شود. یکی از این میدانها در جهت بالا به پائین و دیگری در جهت چپ به راست قرار دارد. مولکولهایDNA پس از آنکه تحت تأثیر میدان اول حرکت کردند در اثر میدان دوم 90 درجه تغییر جهت داده و حرکت می کنند. در اثر این روش مولکولهای DNA با یک حرکت چرخشی خود، در طول ژل بصورت زیگ زاگ حرکت می کنند. در روش PFGE می توان مولکولهای بسیار بزرگی در اندازه بین 20 هزار تا 2 میلیون جفت باز را از از هم تفکیک کرد.

30/01/2013

Timeline Photos

[01/30/13]   برخی زیر شاخه های ژنومیکس شامل این موارد است:
* ژنومیکسی عملکردی (Functional genomics)- تعیین مشخصات ژن ها و mRNA و محصولات پروتئینی آنها است.
* ژنومیکس ساختاری- تشریح ویژگی های ساختاری ژن ها و کرومزوم ها.
* ژنومیکس مقایسه ای- بررسی ارتباطات تکاملی بین ژن ها و پروتئین های گونه های مختلف جانداران.
* اپی ژنومیکس- بررسی الگوهای متیلیشن DNA، مولکول ها و ضمایم اتصالی و بسته بندی DNA.
* فارماکوژنومیکس- بررسی اهداف جدید زیستی و راه های جدید برای طراحی دارو و واکسن.

[01/30/13]   فناوری ژنومیکس
فناوری های اُمیکس (2)
________________________________________
ژنومیکس از پیوند زیست شناسی سلولی- مولکولی و ژنتیک کلاسیک، متولد شود و توسط علوم محاسباتی پرورش یافت.
________________________________________
قسمت اول

ژنومیکس مطالعه ژن ها و عملکردشان است. و هدف آن درک ساختار ژنوم، شامل تعیین نقشه ژن ها و توالی DNA است. ژنوم در زیست شناسی مولکولی جدید و ژنتیک، کل اطلاعات وراثتی جاندار است که در DNA، یا در برخی ویروس ها در RNA، کد می شود. ژنوم شامل هر دو بخش؛ ژن و توالی های غیر کد کننده ی DNA، یا RNA، است. برخی موجودات چندین نسخه از کرومزوم ها را دارا می باشند؛ دیپلوئید (دو نسخه)، تریپلوئید (سه نسخه)، تتراپلوئید (4 نسخه). در ژنتیک کلاسیک، در موجودات با تولید مثل جنسی، گامت ها نصف تعداد کرومزوم های سلول های بدنی را دارند و در حقیقت ژنوم مجموعه کامل کرومزوم ها در یک گامت است. همچنین در موجودات هاپلوئید، شامل سلول های باکتریایی و در اندامک های داخل سلولی نظیر میتوکوندری و کلروپلاست، یا ویروس ها، که آنها نیز دارای ژن هایی هستند، یک عدد یا دسته ای از DNA های حلقوی یا زنجیره های خطی (یا RNA برای برخی ویروس ها) ژنوم را تشکیل می دهد. واژه ژنوم را می توان به طور خاص برای مجموعه DNA هسته ی سلول اطلاق کرد (ژنوم هسته ای)، همچنین می توان برای مجموعه DNA اندامک ها نیز به کار برد برای مثال «ژنوم میتوکندری».

وقتی که گفته می شود، ژنوم یک گونه با تولید مثل جنسی تعیین توالی شد، به طور معمول به تعیین توالی یک دسته از کرومزوم های غیر جنسی و یکی از کرومزوم های جنسی، اشاره دارد.
به مطالعه ی ویژگی های کلی ژنوم های مربوط به موجودات، ژنومیکس گفته می شود، که از ژنتیک که عموماً مشخصات یک ژن منفرد یا گروهی از ژن ها را مطالعه می کند، متمایز است.
تعداد جفت بازها، و تعداد ژن ها از یک گونه به گونه ی دیگر به طور گسترده تغییر می کند. در حال حاضر، بیشترین تعداد شناخته شده ژن در حدود 60 هزار ژن، در یک نوع پروتوزوآ است که سبب بیماری مقاربتی تریکومونیاسیز در انسان می شود، که حدوداً 3 برابر بیشتر از ژنوم انسان است.

یک قیاس برای ژنوم انسان که بر روی DNA ذخیره شده است، ساختار و نظم یک کتاب است: کتاب (ژنوم) دارای 23 فصل (کرومزوم) است؛ هر فصل حاوی 48 تا 23 میلیون حرف (A, C, G, T) بدون فاصله است؛ از این رو کتاب در کل حاوی 2/3 میلیارد حرف است. کتابخانه ای که این کتاب را نگه داری می کند، هسته سلول است. حداقل یک نسخه از کتاب در اکثر سلول های بدن ما وجود دارد. تنها استثنا در انسان که این کتاب را ندارد، گلبول های قرمز بالغ خون است که هسته خود را در طول تکوینش از دست می دهد و بنابراین فاقد ژنوم است.

ژنومیکس مطالعه ی ژنوم یک جاندار است، که شامل تعیین همه ی ژن ها و عناصر تنظیمی آنها، و در واقع تلاش متمرکز برای تعیین توالی همه ترکیبات DNA ماده ی ژنتیکی و تعیین نقشه ژنتیکی جاندار است. با بالا رفتن تعداد ژنوم های تعیین شده، آنالیزهای مقایسه ای هم ارزشمند می شود. همچنین این حوزه، مطالعه ی پدیده های درون ژنومی از قبیل هتروسیزی (تقویت عملکرد ژن ها در هیبریدها)، اپیستاسیز (تعدیل اثر یک ژن توسط ژن های دیگر)، پلیتروپی (اثر و نقش یک ژن بر روی چند پدیده) و دیگر میانکنش های بین جایگاه های ژنی با ژنوم را دربر می گیرد. در مقابل، بررسی نقش عملکرد ژن ها به تنهایی تمرکز اصلی زیست شناسی مولکولی یا ژنتیک است و موضوع مشترک تحقیقات پزشکی نوین و زیست شناسی است. بررسی یک ژن به تنهایی در تعریف ژنومیکس جای نمی گیرد، و ژنتیک است. مگر اینکه هدف از این مطالعه ژنتیکی، بررسی اطلاعات مربوط به مسیر و عملکرد ژن برای روشن سازی اثر، جایگاه و پاسخش در کل شبکه ژنوم باشد.
ژنومیکس مکانیسم های مولکولی و اثر متقابل ژنتیک و فاکتورهای محیطی در بیماری ها را بررسی می کند.

[01/30/13]   نانوتکنولوژی DNA
نوشته:محمد رضا خزاعی

مقدمه:
نادرین سیمن و همکارانش از دانشگاه نیویورک توانسته اند با استفاده از موتیفهای DNAساختارهای مولکولی جالبی را ایجاد کنند که بدون کمک DNA ایجاد آن ساختارها امکانپذیر نبود. کاربرد DNA در ساخت این ریزساختارها در قلمرو علم نانوتکنولوژی قرار میگیرد که در ادامه به بخشی از این کاربردها اشاره می شود.

مجتمع کردن ذرات کلوئیدی
برای ساخت برخی سنسورهای شیمیایی و ابزارهای اپتئوالکتریک، از کلوئیدهای فلزاتی مانند طلا(Au) یا تیتانیوم و کلوئیدهایی از ترکیبات نیمه رسانا (Semi Conductor) مانند ذرات CdSe یا CdSاستفاده می شود. اما مشکل عمده درساخت این ابزار این است که این ذرات کلوئیدی، بعلت اینکه بر سطح خود دارای بارهای 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 هم هیبرید می شوند ، برای رفع این مشکل استفاده می شود. اگر سطح یک سری از این ذرات کلوئیدی را با یک توالی الیگو نوکلئوئیدی DNA (مانند TACCGTTG) و سطح سری دیگربا الیگو نوکلوئید دیگری (مانندCAACGGTA) پوشانده شود و سپس این دو دسته از ذرات با هم مخلوط شوند ،دراثرهیبرید شدن الیگو نوکلئوتیدها با توالیهای مکمل خود، ذرات کلوئیدی مجتمع شده، بهم می پیوند ند . باتغییرطول توالی های نوکلئوتیدی می توان فاصله بین ذرات کلوئیدی را نیز تنظیم کرد.

ساخت کریستالها
کریستالها در الکترونیک و صنایع کاربرد فراوانی دارند اما ساخت کریستالها به اشکال مختلف دارای مشکلاتی است برای مثال گاهی لازم است که کریستالهای از یک فلز در یک سیستم کریستالی بخصوص داشته باشیم اما به روشهای شیمیایی آن فلز فقط به یک سیستم کریستالی ، کریستالیزه می شود . برای مثال ذرات نقره بصورت طبیعی همواره به سیستم اورتورومبیک کریستالیزه می شوند وحال آنکه به بلورهای 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 صورتی که 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 مونومرهای این 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 توالیهای دقیقاً محاسبه شده ازDNA که دارای جایگاه اثر برای آنزیمهای مختلف در مکانهای مختلف هستند و در نوکلئوتیدهای خاصی متیله شده اند، می باشد.(این محاسبات 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 . بکمک آنزیمهای RecA و هلیکاز می توان توپولوژی احجام فضایی حاصله را بطور دلخواه تغییر داد و بکمک توپوایزدمرازهای Iو III می توان احجام فضایی را به انانتومرهای خود (تصاویر آئینه ای ) تبدیل کرد . با قرار دادن جایگاههای اثر آنزیمهای محدود کنندة بخصوص در زاویای احجام تشکیل شده میتوان این احجام را به احجام کوچکتر تقسیم کرد و بااستفاده از ترکیب چند تا از این احجام کوچک به کمک آنزیم لیگاز ، احجام جدیدی بدست آورد. بکمک این احجام فضایی می توان اسکلت کریستالهای مختلفی را طراحی کرد و بااتصال نانوکریستالها(ذرات ریز کریستال ) به DNA ، از این اسکلت بعنوان داربستی برای کریستالیزاسیون این ذرات کوچکتر استفاده کرد (شکل 3) برای این منظور پس از آنکه مولکولهای DNA ds بعنوان اسکلت برای کریستال مورد نظر طراحی شدند ، اجزاء تشکیل دهنده کریستال را به این مولکولهای DNA متصل می کنند و سپس با کمک آنزیمهای مختلف این DNA را بصورت لاتیس های دو بعدی و سپس احجام فضایی در می آورند . با قرار دادن مولکول حاصل در شرایط کریستالیزاسیون ، کریستال بر دابست DNA به شکل دلخواه تشکیل میشود . پس می توان 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 سازه های زیستی نیز می توان استفاده کرد در سال 1994 نی مایر (Neimeyer ,eatl 1994) از این احجام فضایی بعنوان داربستی برای ساخت پروتئینها به اشکال متفاوت استفاده کرد .این گروه در سدد هستند با استفاده از این تکنیک شکل اسکلت سلولی سلولها را تغییر دهند و سلولهایی با اشکال جدید برای مصارف صنعتی ایجاد کنند.








شکل۵:داربستهایی بعنوان زیرساختارهای پروتئینی

ساخت مدارهای منطقی :
با ترکیب مشخصی از مولکولهای B- DNA و Z- DNA حلقوی می توان حلقه های درهم رفته ای از مولکولهای DNA را با اشکال مختلف بدست آورد به این حلقه های دهم رفته حلقه هایBorromean گفته می شود. اگر یکی از این حلقه ها از هم باز شود بقیه حلقه های از یکدیگر جدا می شوند وبصورت حلقه های مجزایی در می آیند.




شکل۶:حلقه های برومین

در الکترونیک از سوی حلقه های Borromean برای ساخت مدارهای منطقی استفاده می شود به این صورت که اگر اتصال در یکی از حلقه ها (مدارات ) ، برقرار نباشد ، اتصال در دیگر مدارات نیز قطع می شود . از این مدارات در ساخت کامپیوترهای ساده (ماشین حسابهاو….) استفاده می شود 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 ژل الکترونورز 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.

Location

Category

Address

Ahwaz
Other Education in Ahwaz (show all)
Pargar Institute Pargar Institute
Ahwaz

برگزاری دوره های پیشرفته نرم افزارهای نقشه کشی و طراحی 3بعدی و مدیریت و برنامه ریزی...

AVA Language Institute - موسسه زبان  آوا AVA Language Institute - موسسه زبان آوا
Ahwaz

Think of ENGLISH , Think of US !!!

دبیرستان شهدا در اهواز - امانیه دبیرستان شهدا در اهواز - امانیه
Ahwaz

دبیرستان شهدا ـ‌ اهواز امانیه

Mirian Academy Of Art Mirian Academy Of Art
شعبه1: زیتون فلکه چیتا. شعبه2: زیتون خیابان ظهرابی پلاک 18
Ahwaz

Iran Language Institute Iran Language Institute
Ahwaz, 611

The Iran Language Institute is a state-owned, non-profit organization founded in 1979 in Iran