شماره ركورد
24862
شماره راهنما
BIO2 1072
عنوان
بيان و خالصسازي آنزيم ترمينال دئوكسي نوكلئوتيديل ترانسفراز نوتركيب و ارزيابي اثر گليسرول بر فعاليت آن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
بيوشيمي
دانشكده
علوم و فناوريهاي زيستي
تاريخ دفاع
28/04/1404
صفحه شمار
61 ص.
استاد راهنما
رحمان امام زاده
استاد مشاور
فاطمه جوادي زرنقي
كليدواژه فارسي
ترمينال دئوكسي ترانسفراز , بيان و خالص سازي پروتئين , گليسرول
چكيده فارسي
آنزيم ترمينال دئوكسينوكلئوتيديل ترانسفراز نوعي DNA پليمراز غيرمتعارف و منحصر بهفرد است كه برخلاف اغلب پليمرازها، براي انجام واكنش پليمريزاسيون نياز به رشته الگو ندارد. اين آنزيم قادر است دئوكسينوكلئوتيدها را به انتهاي ʹ3 يك رشته DNA بهصورت غيرالگويي اضافه كند. اين ويژگي خاص، TdT را به ابزاري قدرتمند و پركاربرد در حوزه زيستفناوري، از جمله در طراحي آپتامرها، ساخت نانوساختارهاي DNA، برچسبگذاري مولكولي و سنتز پلينوكلئوتيدها تبديل كرده است.
پايداري ساختاري و فعاليت كاتاليتيكي آنزيم TdT، از عوامل كليدي در موفقيت و بهرهبرداري بهينه از آن در كاربردهاي صنعتي و تحقيقاتي بهشمار ميروند. بهويژه در شرايطي كه آنزيم در معرض دماهاي بالا، فشار اسمزي يا حضور افزودنيهاي شيميايي قرار ميگيرد، حفظ عملكرد صحيح آن اهميت دوچنداني مييابد. در اين راستا، گليسرول بهعنوان تركيبي سهكربنه با خواص اسموليتي، مدتهاست كه بهعنوان عامل پايداركننده ساختار پروتئينها در محيطهاي مختلف آزمايشگاهي مورد استفاده قرار ميگيرد و اثرات آن بر فعاليت آنزيمها توجه محققان را به خود جلب كرده است.
در مطالعه حاضر، با هدف بررسي تأثير گليسرول بر فعاليت آنزيم TdT، ابتدا بيان و خالصسازي آنزيم در شرايط آزمايشگاهي صورت گرفت و پس از ارزيابي خلوص و تأييد وزن مولكولي آن، مقدار ثابت ميكائيليس-منتن (Km) براي آنزيم نسبت به سوبستراهاي iDNA و dNTP تعيين گرديد. در ادامه، تأثير سه غلظت متفاوت گليسرول (20، 40 و 60 درصد) بر فعاليت TdT مورد بررسي قرار گرفت تا رابطه احتمالي ميان غلظت اين افزودني و كارايي آنزيم آشكار شود.
نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه گليسرول در غلظت پايين (20٪) باعث كاهش فعاليت آنزيم TdT ميشود، در حاليكه در غلظت متوسط (40٪) اثر مثبت ملايم و محدودي بر عملكرد آنزيم دارد. همچنين، غلظت بالاتر گليسرول (60٪) تأثير قابلتوجهي در افزايش يا كاهش فعاليت آنزيم نشان نداد و به نظر ميرسد حضور آن در اين سطح، تأثير خنثي بر فعاليت TdT داشته باشد. اين يافتهها ميتوانند به بهينهسازي شرايط نگهداري و استفاده از آنزيم TdT در محيطهاي واكنشي زيستي و سنتز DNA كمك نمايند و در طراحي بهتر سامانههاي مولكولي مبتني بر اين آنزيم مؤثر واقع شوند.
كليدواژه لاتين
Terminal deoxynucleotidyl transferase , Protein expression and purification , glycerol
عنوان لاتين
Expression and purification of recombinant terminal deoxynucleotidyl transferase enzyme and evaluation of the effect of glycerol on its activity
گروه آموزشي
زيست شناسي سلولي مولكولي و ميكروبيولوژي
چكيده لاتين
Terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT) is an unconventional and unique DNA polymerase that, unlike most polymerases, does not require a template strand for its polymerization reaction. This enzyme is capable of non-template-dependent addition of deoxynucleotides to the 3ʹ end of a DNA strand. This unique characteristic makes TdT a powerful and versatile tool in biotechnology, finding widespread use in aptamer design, DNA nanostructure construction, molecular labeling, and polynucleotide synthesis.
The structural stability and catalytic activity of the TdT enzyme are critical factors for its successful and optimal utilization in industrial and research applications. Maintaining its proper function is especially important when the enzyme is exposed to high temperatures, osmotic pressure, or chemical additives. In this regard, glycerol, a three-carbon compound with osmolytic properties, has long been used as a protein structure stabilizer in various laboratory environments, and its effects on enzyme activity have attracted researchersʹ attention.
In the present study, aiming to investigate the effect of glycerol on TdT enzyme activity, the enzyme was first expressed and purified under laboratory conditions. After assessing its purity and confirming its molecular weight, the Michaelis-Menten constant (Km) was determined for the enzyme with respect to its iDNA and dNTP substrates. Subsequently, the effect of three different glycerol concentrations (20%, 40%, and 60%) on TdT activity was investigated to reveal the potential relationship between the concentration of this additive and enzyme efficiency.
The results of this research indicated that a low concentration of glycerol (20%) led to a decrease in TdT enzyme activity, while an intermediate concentration (40%) showed a mild and limited positive effect on enzyme performance. Furthermore, a higher concentration of glycerol (60%) did not show a significant increase or decrease in enzyme activity, suggesting that its presence at this level has a neutral effect on TdT activity. These findings can contribute to optimizing the storage and usage conditions of the TdT enzyme in biological reaction environments and DNA synthesis, and can be effective in better designing molecular systems based on this enzyme.
تعداد فصل ها
4
فهرست مطالب pdf
139541
نويسنده