حافظه های پروتئینی براي رايانه هاي آينده

باکتريو روداپسين ، پروتئيني است که همانند رداپسين (پروتئين موجود در سلولهاي شبکيه چشم پستاداران)، گيرنده نور ميباشد. اين پروتئين در غشائ واکوئلهاي گازي هالوباکتريومها Halobacterium Halobium وجود دارد.
باکتريو روداپسين داراي يک قسمت کوآنزيمي ميباشد که از رتينال تشکيل شده است. باکتري در شرايط بي هوازي به کمک اين پروتئين از طريق چرخه انتقال پروتون،ATP توليد ميکند.
باکتريو روداپسين با دريافت نور دچار تغييرات ساختاري چرخه اي مي شود که فتوسايکل نام دارد. در طي اين چرخه، ابتدا فرم BR-باکتريو روداپسين، که در آن همه پيوندهاي دوگانه رتينال بصورت ترانس است، با جذب نور سبز با طول موج 570 نانومتر ، تغيير ساختار داده و به ايزوفورم M- باکتريو روداپسين، تبديل مي شود. ايزوفرم M با در يافت نور قرمز با طول موج 640 نانومتر به فرم P تبديل شده و باعث خروج يک پروتون از واکوئل ميشود. اين پروتون براي سنتز ATP مصرف مي شود. فرم P نيز با دريافت نور آبي دوباره به فرمBR تبديل ميشود.

خصوصيات پيزوالکتريکي و فتوالکترونيکي پروتئين باکتريو روداپسين، در حين تغيير ايزوفورمها به هم تغيير ميکند. دانشمندان روسي با توجه به اين خصوصيات پروتئين باکتريو روداپسين، به فکر ساختن حافظه هاي مينياتوري سه بعدي براي کامپيوترها(Molecular optical memory) افتادند. يوري ارچيشکف از آکادمي علوم مسکو به همراه پروفوسور بريج از دانشگاه سيراکوز از پيشگامان اين ايده بودند.
در اين نوع حافظه ها، از يک مکعب کوچک ساخته شده از نوعي پلاستيک شفاف اشباع شده از باکتريو روداپسين، استفاده ميشود. براي ثبت اطلاعات بر روي اين مکعب ها ابتدا به وسيله ليزر سبز ايزوفورم BR به ايزوفورم M تبديل مي شود.
پس از چند ميلي ثانيه بوسيله ليزر قرمز که با زاويه 90 درجه نسبت به ليزر اول قرار دارد به همان نقطه شليک مي شود و مولکول به حالت P برده مي شود. چون در اينجا از دو ليزر استفاده ميشود ميتوان هر نقطه درون مکعب را بصورت صفر و يک باينري مشخص کرد.
براي خواندن اطلاعات، دوباره ليزر سبز به مکعب تابانده مي شود در اين حالت مولکولهايي که در حالت BR هستند، نور را جذب کرده و مانع عبور آن مي شوند. با قرار دادن يک آشکار ساز در صفحه مي توان نقاط روشن (نور عبوري =1) و نقاط تاريک (نور عبوري = صفر) را تشخيص داد و بصورت سيگنالهاي الکتريکي به پردازشگر کامپيوتر ارسال کرد. براي پاک کردن اطلاعات از ليزر آبي استفاده مي شود، در اين حالت باکتريو روداپسين به فرم BR در ميايد.

در هر سانتي متر مکعب از اين حافظه ها ميتوان يک گيگابايت اطلاعات ذخيره کرد. سرعت خواندن و ثبت اطلاعات بر روي اين حافظه ها 640 مگابايت در ثانيه است.

Prof. Robert Birge and his group at Syracuse University, Email: [e-mail]

Thanks By: M.R.Khazaei

ساخت کریستال با DNA با استفاده از فناوری نانو(نانو بیوتکنولوژی)

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 .(نانو تکنولوژی)

استفاده از DNA برای ساخت کریستالها نیازمند داشتن اطلاعات بیولوژیکی از DNA است که این روش درحوزۀ نانوبیوتکنولوژی تعریف میشود...

روش کار در ادامۀ مطلب

ادامه نوشته

CFLP روشی برای تعیین موتاسیون DNA

روش CFLP یکی از روشهای شناسایی جهشهامیباشد.اساس این روش همانند روش SSCP بر پایه تفاوت در ساختارفضایی سه بعدی توالیهای DNA تک رشته ای مختلف است.در روش فوق ، ابتدا dsDNA بوسیله حرارت واسرشت شده  سپس سریعا سرد میشود تا ssDNA  تشکیل شود . درساحتار فضایی سه بعدی ، بر حسب توالی  ssDNA  در نقاطی پیوندهای هیدروژنی تشکیل شده و ساختارهای دو رشته ای شبه سنجاق سری ،ایجاد میکنند.

در مرحله بعد ، به محلول حاوی  توالیهای DNA ، آنزیم Cleavase I اضافه میشود.این آنزیم DNA را در نقاطی که ساختار تک رشته ای به دو رشته ای تبدیل شده ، برش میدهد .در صورتی که در توالی DNA جهش روی داده باشد،آرایش فضایی پیوندهای هیدروژنی تغییر خواهد کرد و در نتیجه در اثر آنزیم  Cleavase I قطعاتی متفاوت با قطعات حاصل ار توالی طبیعی ، ایجاد خواهد شد. به این پلی مورفیسم ،CFLP (Cleavase Fragment Length Polymorphism ) گفته میشود .

بعنوان مثالی از کاربرد این روش ،میتوان به شناسایی جهش R538C (تبدیل کد اسید آمینه آرژنین  به سیستئین)در ژن کد کننده آنزیم بیوتینیداز (ژنBTD واقع در ناحیه3p25) ، اشاره کرد.این جهش یکی از جهشهای شایع در افراد مبتلا به نقص آنزیم بیوتینیداز است.برای شناسایی این جهش به روش CFLP ؛

ابتدا توالیهای اطراف نقطه ای که انتظار جهش در آن وجود دارد (توالی حاوی کدون450 تا 650)،به کمک PCR تکثیر شده و سپس dsDNAهای تکثیر شده به ssDNA تبدیل میشوند.پس از اضافه کردن آنزیم  Cleavase I ،قطعات ایجاد شده الکتروفورز میشوند.توالی هایی که دارای جهش R538C باشند، در آنزیم Cleavase Iبه 7 قطعه تبدیل میشوند که هریک دارای وزن مولکولی خاصی است. اما توالیهایی که فاقد جهش فوق باشند به 11 قطعه باوزن مولکولی متفاوت تبدیل میشوند. به این ترتیب، از روی این نوع پلی مورفیسم یا  CFLP میتوان به وجود جهش فوق پی برد. 

 منبع:

Maddox LO, Li P, Bennett A, Descartes M, Thompson JN (1997)Comparison of SSCP analysis and CFLP analysis for mutation detection in the human iduronate 2-sulfatase gene. Biochem Mol Biol Int. 43(6):1163-71

گردآوری :محمدرضا خزاعی

استفاده از کمپلکس آدنو ویروس-پلی لیزین-DNA در ژن درمانی

نوشته: حسن معینی
دانشجوی کارشناسی ارشد میکروبیولوژی صنعتی دانشگاه اصفهان

مقدمه :
روشهای مختلفی برای انتقال ژن به سلول هدف وجود دارد، مانند استفاده از وکتورهای ویروسی نوترکیب، استفاده از وکتورهای غیر ویروسی، انتقال ژن از طریق اندوسیتوز و استفاده از کمپکس های آدنو ویروس- پلی لیزین - DNA در انتقال ژن. در این میان انتقال ژن توسط کمپلکس های آدنو ویروس - پلی لیزین - DNA را مورد بررسی قرار می دهیم. آدنو ویروس ها ویروسهایی با تقارن مکعبی هستندکه در هرسطح، کپسومرها با شش کپسومر مجاور در ارتباط هستند به همین دلیل به آنها Hexon Proteins نیز می گویند. کپسومرها در گوشه ها به پنج کپسومر مجاور متصل هستند و به همین دلیل Pinton Proteins هم نامیده می شوند این پنتونها به فیبرهایی متصل می باشند که نقش لیگاند را جهت اتصال به رسپتورهای سطح سلول میزبان ایفا می کنند
آدنو ویروس ها بواسطة فیبرهای خود به رسپتورهای اختصاصی سلول هدف متصل می شوندو سپس ویروس در سیتوپلاسم رها می گردد . مطالعات نشان می دهد که بیان ژن ویروسی در تخریب اندوزوم دخالت ندارد و ساختار پروتئین ویروس است که عامل تخریب می باشد، به طوری که اگر با استفاده از تیمار حرارتی پروتئین های ویروسی را دناتوره کنیم (حرارت روی تمامیت ساختمانی ژنوم ویروس اثرندارد)، مشاهده می شود که اتصال و ورود به سلولهای هدف انجام می شود ولی، تخریب اندوزوم انجام نمی پذیرد .
آدنو ویروس های رها شده به صورت اختصاصی وارد هسته می شوند ...

بقیه در ادامۀ مطلب

ادامه نوشته