پایان نامه ارشد درباره انفورماتیک، شبکه عصبی، شبیه سازی، منابع طبیعی

دانلود پایان نامه ارشد

کادمیوم در پیلی CS3 کلون و در سطح باکتری عرضه گردید.

جدول 1-5. خلاصه ای از اپی توپها و موتیفهای ارائه شده توسط پیلیها:

1-1-14-1 سازمان دهی ژنتیکی اپرون cst
اپرونهای مسئول بیوسنتز پیلیها شناسایی شدهاند. همه این اپرونها میزان G+C پایینی دارند و از کدونهای معمول در ژنهای باکتریایی کمتر استفاده میکنند که این مطلب خود توضیحی بر بیان کمتر این دسته از ژنها نسبت به سایر ژنهای باکتریایی است. همچنین اپرونهای CF انسانی بوسیله عناصر انتقالی67 از دو طرف مسدود شدهاند که نشان میدهد این ژنها توسط ترانسپوزنها وارد پلاسمیدها شدهاند و منشا باکتریایی ندارند(Yakhchali and Manning, 1997, Jalajakumari et al., 1989).
دسته ژن cstA-H مسئول بیوسنتز پیلی CS3است که cstH زیرواحد اصلی و csA-G پروتئینهای کمکی را سنتز میکنند (شکل1-8). پروتئین CstH بصورت پیشساز 17 کیلودالتونی سنتز میشود، سپس طی فرایند پردازش توالی نشانه آن، در دو جایگاه 7 و 22 جدا شده و دو پروتئین 5/15 و 5/14 کیلودالتونی بوجود میآید (Yakhchali and Manning, 1997).
ژنهای کد کننده پیلی CS3 روی پلاسمید قرار گرفته که توالی نوکلئوتیدی آن بطور کامل تعیین شده و با شناسه X16944.1 در پایگاه داده NCBI موجود است. (شکل1-8).

شکل1-8. سازماندهی ژنتیکی لوکوسهای اپرون CS3، فلشها جهت پروموترها را نشان میدهد.

2-1-14-1 تنظیم بیان CS3
بیان پیلی CS3 معمولا در دمای 37 صورت میگیرد و کاهش دمای محیط رشد باکتری، در اغلب موارد از بیان پیلی میکاهد. ترکیب شیمیایی محیط بیان CS3 اختصاصی68 است. البته برخی از پیلیها برای بیان نیاز به نمکهای صفراوی دارند. گزارشاتی وجود دارد مبنی بر اینکه پیلی CS3 در محیط LB آگار نیز بیان میشود با این تفاوت که میزان بیان در این محیط تقریبا یک سوم محیط اختصاصی CFA آگار میباشد (Anantha et al., 2004, Ludi et al., 2006, Favre et al., 2006).
15-1 اهداف تحقیق
در دهههای اخیر ورود آلایندهها با منشاء انسانی مانند فلزات سنگین درون اکوسیستم، به مقدار زیادی افزایش یافتهاست كه این به عنوان یک خطر جدی برای حیات اکوسیستم زمین به شمار میآید. فلزات سنگين آلاينده در پساب بسياري از صنايع مانند آبكاري فلزات، عمليات استخراج معدن، دباغي و غيره موجود ميباشند كه از مهمترين آنها: كادميوم، كروم، كبالت، نيكل، سرب، مس و جيوه هستند. فلزات سنگين از نظر زيستي تخريب پذير نيستند لذا تمايل به انباشتگي در بدن موجودات زنده دارند. فلزات سنگین در یک مقیاس وسیع، از منابع طبیعی و انسان ساخت وارد محیط زیست میشوند. تجمع فلزات سنگین در آب، هوا و خاک، یک مشکل زیست محیطی بسيار مهم میباشد. اولین عامل اثرات آلودگی فلزات در یک اکوسیستم، وجود فلزات سنگین در بیومس یک منطقه آلودهاست كه سلامت انسان را به مخاطره میاندازد. از اين رو پساب حاوي فلزات سمي قبل از اينكه به جريان آبي (رودخانهها) تخليه شود نيازمند تصفيه است. بسياري از روشهاي فيزيكي – شيميايي مانند تعويض يون، جداسازي غشايي و غيره براي تصفيه فلزات دردسترس است. اصليترين عيبي كه اين روشها دارد توليد لجن زياد و هزينه بالا است. پس وجود يك تكنولوژي مقرون به صرفه و دوستدار محيط زيست براي تصفيه فلزات از پساب لازم است. در سالهای اخیر ایجاد یک سیستم نمایش جذب زيستي با قرار دادن موتیف متصل شونده به فلز روی سطح باکتری به عنوان موثرترين روش براي آلودگي زدايي پساب حاوي فلزات سنگين و كاهش سر يع غلظت سموم در پسابها شناخته شدهاست.
در این تحقیق از پیلی CS3 بعنوان ابزار نمایش سطحی موتیف کادمیوم استفاده شد. موتیفهای کادمیوم از پروتئین CadA، ناقل کادمیوم در باکتری یرسینا پستیس، استخراج گردید و در مناطق مجاز پروتئین CS3 وارد شدند و جذب اختصاصی فلزسنگین کادمیوم توسط این سیستم در محیط آزمایشگاه بررسی شدند.

1-2 بررسیهای بیوانفورماتیکی
1-1-2 پایگاههایداده و برنامههای بیوانفورماتیکی
پایگاههایداده و برنامههای بیوانفورماتیکی استفاده شده در این تحقیق بطور خلاصه در جدول 2-1 ذکر شدهاست.
جدول 2-1. پایگاههایداده و برنامههای بیوانفورماتیکی
آدرس-WWW
کاربری در این تحقیق
توصیف
پایگاه داده
Http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank
استخراج توالی نوکلئوتیدی ژنهای اپرون CS3 و ژن 2AJ1 (ضمیمه)

پایگاهداده در سازمان بهداشت ملی آمریکا (NIH) میباشد که حاوی یک مجموعه از سکانسهای دیانای منتشر شده و در دسترس است.
GenBank

http://www.expasy.org
دسترسی به پایگاههایداده Prosite و Swiss-prot/UniprotKB
پایگاه جامع اطلاعات پروتئینی
Expasy
Http://www.expasy.ch/
استخراج توالی پروتیئنهایCStH, CS3-1 Caf1, Caf1M و 2Aj1(ضمیمه)

پایگاهداده توالی پروتئین
SWISS-PROT/TrEMBL
http://prosite.expasy.org/
استخراج موتیفهای متصلشونده به فلز کادمیوم
منبعی برای دمینها، پترنها و موتیفهای پروتئینی میباشد
PROSITE
Http://www.rcsb.org

استخراج ساختار سه بعدی پروتیئنهای Caf1، Caf1M و دمین دارنده موتیف

منبعی برای داده‌های ساختار سه‌بعدی پروتئین‌ها و اسیدهاینوکلئیک است. این داده‌ها عموماً توسط بلورنگاری پرتو-ایکس یا بیناب‌نمایی ان‌ام‌آر به دست می‌آیند
PDB
http://www.ebi.ac.uk/pdbsum
ارتباط بین توالی و عناصر ساختار دوم 2AJ1 و توپولوژی ساختار دوم 2AJ1 و نیز ارتباطات ملکولی دو پروتئین Caf1-Caf1M
پایگاهداده تصویری است که دید کلی به کاربر درباره هریک از ساختارهای موجود در PDB را میدهد
PDBsum
http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/search.cgi
بررسی و مقایسه خانواده پروتئین های الگو (Caf1وCaf1M) و پروتئینهای هدف (CStH وCS3-1) از لحاظ طبقه بندی ساختاری
پروتئینها را بر مبنای نیای مشترک و نیز ساختار سهبعدی، توالی و کارایی مشابه دسته بندی میکند
Scope

2-1-2 ساختار پروتئین و روشهای پیشگویی عملکرد
1-2-1-2 رسیدن از توالی به عملکرد (آنالیز توالی پروتئین)
1-1-2-1-2 جستجوی (شباهت) در پایگاهداده توالی
در این تحقیق از ابزارهای مقایسه توالی(جستجوی پایگاهداده) مشخصشده در جدول2-2 استفادهشد.

جدول 2-2. ابزارهای مقایسه توالی

آدرس-WWW
کاربری در این تحقیق
توصیف
برنامه
Http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/

جستجو و شناسایی پروتئین مشابه CS3-1
ویرایش اصلاحشده Blast، برنامهای برای جستجوی توالی پروتئین جهت رسیدن به پروتیئن مشابه از لحاظ عملکردی و ساختاری
PSI-BLAST
 Http://www.ebi.ac.uk/blastall/

مقایسه توالی پروتئینهای هدف و الگو
مقایسه موضعی دو توالی پروتئین یا DNA
BLAST
3-1-2. روشهای آنالیز ساختار اول
از ابزارهای آنالیز ProtScale و SignalP3.0 جهت مشخص کردن مسیر آب دوستی و توالی نشانه پروتئینهای مورد بررسی و از ابزار Prosite scan جهت جستجوی پروفایل و پترن استفاده گردید (جدول2-3 و 2-4).
جدول 2-3. ابزارهای آنالیز توالی اول پروتئین
برنامه
توصیف
کاربری در این تحقیق
آدرس-WWW
ProtScale
نمایش شاخصهای اسیدآمینه (آب گریزی، سایر پارامترهای فضایی و غیره)
استخراج خصوصیات آب گریزی و آب دوستی CStH
Http://us.expasy.org/cgi- bin/protscale.pl

SignalP3.0
روشهای محاسباتی برای پیشگویی موقعیت دقییق توالی نشانه از توالی آمینو اسیدی پروتئینها بر مبنای مدل های شبکه عصبیمصنوعی و مدل مارکفمخفی69
پیشگویی توالی نشانه پروتئین CStH و CS3-1
  http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/
جدول 2-4. روشهای جستجوی پروفایل و پترن.
برنامه
توصیف
کاربری در این تحقیق
آدرس-WWW
ScanProsite
پویش و تجسس یک توالی در مقابل Prosite و یا پترن در مقابل Swiss-Prot و TrEMBL
پویش پترن فلز سنگین در مقابل Swiss-Prot و یا پترن در مقابل Swiss-Prot و TrEMBL
 http://us.expasy.org/tools/scanprosite/

Prosite scan
پویش و تجسس یک توالی در مقابل Prosite
توالی موتیف جاذب کادمیوم در مقابل Prosite جستجو گردید
http://npsa- bil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_prosite.html

4-1-2 روشها و برنامهی پیشگویی ساختار و عملکرد پروتئین
جدول 2-5 روشهای پیشگویی و تعیین ساختار ساختار دوم و جدول 2-6 روشهای پیشگویی و تعیین ساختار ساختار سوم پروتئین را نشان میدهد.
جدول 2-5. ابزارهای پیشگویی ساختار دوم
برنامه
توصیف
کاربری در تحقیق
آدرس-WWW
GOR IV
ساختار هر اسیدآمینه با توجه به اسیدآمینه همسایه پیشگویی میگردد
پیشگویی ساختار دوم پروتیئن های مورد بررسی
Http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_gor4.html
PHD
پیشگویی ساختار دوم بر اساس هم ردیفی چندتایی توالیهای پروتئینی
پیشگویی ساختار دوم پروتیئنهای مورد بررسی
http://www.bioinf.manchester.ac.uk/dbbrowser/bioactivity/NPS2.html
SOPM
پیشگویی ساختار دوم بر اساس هم ردیفی چندتایی براساس توالی پروتئین و ساختارهای دوم موجود
پیشگویی ساختار دوم پروتیئنهای مورد بررسی
http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=/NPSA/npsa_server.html
SIMPA 96
پیشگویی ساختار دوم با کمک نزدیکترین همسایه
پیشگویی ساختار دوم پروتیئنهای مورد بررسی
http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=/NPSA/npsa_server.html
Stride
تعیین و تخصیص ساختار دوم پروتیئن با توجه به ساختار سوم
تعیین ساختار دوم ساختارهای پیشگویی شده و نیز الگوها جهت مقایسه
http://webclu.bio.wzw.tum.de/stride/
جدول 2-6. ابزارها و روشهای پیشگویی ساختار سوم
برنامه
توصیف
کاربری در تحقیق
آدرس-WWW
SWISS-MODEL
سرور خودکار مدلسازی پروتئین بر مبنای ساختارهای شناخته شده
مدلسازی ساختار سوم CS3-1

Http://www.expasy.org/swissmod/SWISS-MODEL.html

CPHmodels
سرور خودکار مدلسازی پروتئین بر مبنای شبکه عصبی
جستجوی ساختارسوم برای پروتئینهای مورد بررسی
Http://www.cbs.dtu.dk/services/CPHmodels/
 
Phyre 2
پیش گویی ساختار سوم بر مبنای تطابق ساختاراول با سوم
پیشگویی ساختار سوم CStH
http://www.sbg.bio.ic.ac.uk/phyre2
Alignment-mode
Swiss-Model

پیش گویی ساختار سوم بر مبنای تطابق ساختاراول الگو و کوئیری
مدلسازی ساختار سوم CStH
Http://www.expasy.org/swissmod/SWISS-MODEL.html

Modeller
برنامه دستی و خودکار جهت مدلسازی بر مبنای تشابه توالی
مدلسازی ساختارها پس از وارد کردن موتیفها
Http://guitar.rockefeller.edu/modeller/modeller.html
FFAS
تخصیص تاخوردگی و تاخوردگی پروتئین بر مبنای تطابق و تشابه پروفایل- پروفایل
پیشگویی ساختار سوم CStH
Http://bioinformatics.burnham-inst.org/pages/servers/index.html

5-1-2 ابزارهای مشاهده و آنالیز ملکولی
جدول 2-7 برخی از ابزارهای مشاهده و آنالیز ساختار سوم پروتیئن را معرفی می کند.
جدول 2-7. ابزارهای آنالیز و مشاهده ملکولی
آدرس-WWW
کاربری در تحقیق
توصیف
برنامه
Http://us.expasy.org/spdbv/

مشاهده و تطابق ساختار سوم مدلهای CStH و CS3-1 با الگوهای مربوطه
برنامهای جهت نمایش، آنالیز و تطابق ساختار سوم پروتیئینها
Swiss-PdbViewer
Installing Program
مشاهده مناطق در دسترس مدل CStH
برنامهای جهت نمایش، آنالیز و تطابق ساختار سوم پروتیئینها
Discovery Studio 2.5
Installing Program
شبیه سازی مدل های تولید شده در شرایط دینامیک
شبیه سازی دینامیک ملکولی
Gromacs
http://nihserver.mbi.ucla.edu/Verify_3D/
آنالیز مدلهای ساخته شده برای پروتئینهای CStH و CS3-1
برنامهای جهت بررسی سازگاری و تطابق مدل ساخته شده با توالی آمینواسیدی پروتئین
Verify3D
http://www.biochem.ucl.ac.uk/~roman/procheck/procheck.html
 
بررسی خصوصیات استروشیمیایی مدلهای ساخته شده
برنامهای جهت بررسی خصوصیات استروشیمیایی ساختار سوم

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد درباره زیست محیطی، ساختار فضایی، انفورماتیک، فیزیولوژی Next Entries پایان نامه ارشد درباره شبیه‌سازی، ساختار داده، انفورماتیک