شماره ركورد
25573
شماره راهنما
BIO2 1113
عنوان
خالص سازي آنزيم دئوكسي نوكلئوتيديل ترانسفراز نوتركيب با استفاده از سيستم سه فازي مبتني بر پلي اتيلن گليكول (PEG): مطالعه مقايسه اي با روش خالص سازي نيكل سفارز
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
بيوشيمي
دانشكده
علوم و فناوريهاي زيستي
تاريخ دفاع
1404/09/26
صفحه شمار
107 ص.
استاد راهنما
رحمان امام زاده
كليدواژه فارسي
ترمينال دئوكسي نوكلئوتيديل ترانسفراز نوتركيب , خالص سازي , كروماتوگرافي تمايلي نيكل سفارز , سيستم جداسازي سه فازي مبتني بر پلي اتيلن گليكول
چكيده فارسي
ترمينال دئوكسينوكلئوتيديل ترانسفراز (TdT) يك DNA پليمراز با فعاليت پليمريزاسيون مستقل از الگو است كه در كاربردهاي تحقيقاتي، صنعتي و باليني اهميت قابل توجهي دارد. ازاينرو، توسعهي روشهاي خالصسازي كارآمد و مقرونبهصرفه براي اين آنزيم، ارزش عملي بالايي دارد.
در ميان روشهاي موجود، كروماتوگرافي تمايلي نيكل–سفارز يكي از رايجترين رويكردها محسوب ميشود كه امكان خالصسازي اختصاصي و تكمرحلهاي را فراهم ميكند؛ بااينحال، اين روش با چالشهايي همچون هزينهي بالا، نياز به تجهيزات تخصصي و محدوديت جدي در مقياسپذيري صنعتي همراه است. در مقابل، سيستم جداسازي سهفازي (TPP) مبتني بر پلياتيلنگليكول (PEG)، روشي ساده، كمهزينه و سريع است كه در مورد بسياري از پروتئينها قابليت مقياسپذيري صنعتي نشان داده است. هرچند، اختصاصيت پايينتر و احتمال تداخل تركيبات فازي با سنجشهاي فعاليت آنزيمي از جمله محدوديتهاي مهم اين روش بهشمار ميآيد.
اين مطالعه با هدف مقايسه كارايي دو روش كروماتوگرافي تمايلي نيكل–سفارز و سيستم جداسازي سه فازي مبتني بر PEG در خالصسازي TdT نوتركيب از اشريشيا كلي (E. coli) انجام شد. بر اساس تحليل الكتروفورز ژل پليآكريلآميد در حضور سديم دودسيل سولفات (SDS-PAGE)، هر دو روش باندي با وزن مولكولي kDa 45 ايجاد كردند. نتايج نشان داد روش سيستم جداسازي سه فازي مبتني بر PEG متشكل از PEG4000 %10 (وزني/حجمي)، آمونيوم سولفات 80% (وزني/حجمي) در pH 7.0، پروتئين تام بيشتر (2.53±0.09 ميلي¬گرم) و بازده بازيابي پروتئين بالاتري (59.78±2.17 درصد) فراهم كرد، در حالي كه كروماتوگرافي تمايلي مقدار پروتئين كمتري بازيابي كرد (1.67±0.16 ميلي¬گرم ؛ 39.23±3.94 درصد) اما خلوص نهايي بهمراتب بالاتري (53.09±0.37 درصد) نسبت به TPP ( 14.98±0.92درصد) ايجاد نمود.
به دليل ماهيت پليمريزاسيوني TdT، سنجش فعاليت آن نيازمند آزمونهايي مانند Urea-PAGE است؛ روشي كه نمونههاي خالصشده با كروماتوگرافي تمايلي نيكل–سفارز بدون هيچگونه تداخلي در آن قابل ارزيابي هستند. با اين حال، در سيستم TPP، حضور تركيبات سازنده فاز، بهويژه غلظت بالاي نمكها، موجب اختلال در سنجش فعاليت آنزيم به روش Urea-PAGE ميشود. بنابراين، انجام سنجش فعاليت TdT تنها در صورتي امكانپذير خواهد بود كه مرحلهاي براي حذف نمك يا نمكزدايي نمونهها (نظير دياليز، اولترافيلتراسيون، تعويض بافر يا كروماتوگرافي ژلفيلتراسيون) پيش از آزمون اضافه شود.
اين مطالعه نشان ميدهد كه TPP روشي مقياس¬پذير، اقتصادي و سريع براي بازيابي TdT نوتركيب است و ميتواند براي فرآيند خالصسازي مورد استفاده قرار گيرد.
كليدواژه لاتين
Recombinant terminal deoxynucleotidyl transferase , purification , nickel–sepharose affinity chromatography , polyethylene glycol-based three-phase partitioning
عنوان لاتين
Purification of Recombinant Terminal Deoxynucleotidyl Transferase Enzyme Using a Three-Phase Partitioning (TPP) System Based on Polyethylene Glycol (PEG): A Comparative Study with the Nickel Sepharose Purification Method
گروه آموزشي
زيست شناسي سلولي مولكولي و ميكروبيولوژي
چكيده لاتين
Terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT) is a DNA polymerase exhibiting template-independent polymerization activity, with significant relevance in research, industrial, and clinical applications. Consequently, the development of efficient and cost-effective purification strategies for this enzyme holds substantial practical value. Among the available methods, nickel-sepharose affinity chromatography is widely employed, enabling specific, single-step purification. However, this approach presents notable drawbacks, including high cost, the requirement for specialized equipment, and pronounced limitations in industrial scalability. In contrast, the polyethylene glycol (PEG)-based three-phase partitioning (TPP) system offers a simple, low-cost, and rapid alternative that has demonstrated scalability for numerous proteins. Nonetheless, TPP is limited by lower specificity and potential interference of phase components with enzymatic activity assays.
The present study aimed to compare the efficiency of nickel-sepharose affinity chromatography and the PEG-based TPP system for the purification of recombinant TdT expressed in Escherichia coli. SDS-PAGE analysis revealed that both methods yielded a protein band corresponding to the expected molecular weight of 45 kDa. Quantitative analysis indicated that the TPP system, employing 10% (w/v) PEG4000 and 80% (w/v) ammonium sulfate at pH 7.0, produced a higher total protein yield (2.53 ± 0.09 mg) and greater protein recovery efficiency (59.78 ± 2.17%) compared with affinity chromatography, which recovered 1.67 ± 0.16 mg of protein with a 39.23 ± 3.94% recovery rate. Conversely, affinity chromatography achieved markedly superior final purity (53.09 ± 0.37%) relative to TPP (14.98 ± 0.92%).
Given the polymerizable nature of TdT, its activity must be assessed using specialized assays such as Urea-PAGE. Samples purified via nickel-sepharose affinity chromatography can be directly evaluated without interference. In contrast, TPP-purified samples contain phase components—particularly high salt concentrations—that interfere with enzymatic activity assays. Therefore, desalting procedures, such as dialysis, ultrafiltration, buffer exchange, or gel filtration chromatography, are required prior to activity assessment.
Overall, this study demonstrates that TPP represents a scalable, economical, and rapid approach for the recovery of recombinant TdT, offering a viable alternative for enzyme purification processes where industrial-scale application is desired.
تعداد فصل ها
4
فهرست مطالب pdf
154019
نويسنده