بیولوژی بارناکل قبل، حین و پس از استقرار و دگردیسی: مطالعه رابط

Barnacle biology before, during and after settlement and metamorphosis: a study of the interface

چکیده
مقدمه
مواد و روشها
جمع آوری شفیره های سایپریس و شفیره های جوان از میدان یا پرورش شفیره سایپریس
نشست
رنگ آمیزی
ریزبینی دوکانونی
سنجش کمّی باکتری ها
نتایج
باکتری ها در سطح مشترک
سرخاب های مرحله 1 و مرحله 2 – اتصال اولیه و نشست
سرخاب های مراحل 3-5 – تغییرات اساسی از لحاظ شکل
سرخاب های مرحله 6 – شفیره های جوان با دگردیسی کامل
سرخاب روزهای 3-5 و روزهای 6-7 – شفیره های جوان بعد از دگردیسی
ماده جدید در سطح مشترک
الگوهای زنده/مرده باکتریها در سطح مشترک
رنگ آمیزی پروتئین
رنگ آمیزی ROS
بحث
منابع

چکیده
شفیره سرخاب سایپریس متحرک (نام گروهی از جانوران بندپا) نشست (سکونت گزینی) و دگردیسی را انجام می دهد، و به حشره جوان غیرمتحرک تغییر می کند به طوری که از لحاظ ریخت شناسی و رشد، شبیه یک حشره بالغ (بزرگسال) می گردد. چون بیوفیلم ها روی سطوح غوطه ور شده ای باقی می مانند که به آن می چسبند، بنابراین سرخاب ها (کشتی چسب ها) در طی اتصال و رشد متعاقب باید با باکتری ها تعامل داشته باشند. هدف مطالعه حاضر این بود که خصوصیات سطح مشترک در حال توسعه برای سرخاب و زیرلایه آن را در طی تغییر رشدی کلیدی آن توصیف کند تا مکانیزم های بالقوه ای را توضیح دهد که سبب ترویج اتصال آن می گردند. ما این سطح مشترک را با استفاده از ریزبینی دوکانونی و رنگینه های فلورسنت توصیف کردیم تا تغییرات ریخت شناختی و شیمیایی در سطح مشترک و وضعیت باکتری های حاضر را به عنوان یک مرحله رشدی سرخاب شناسایی نماییم. در فرآیند رنگ آمیزی، مواد وصله مانندی ظاهر شدند که حاوی پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک، گونه های باز فعال اکسیژن در بین کوتیکول در حال توسعه، و تغییرات در زیست پذیری باکتری ها در «سطح مشترک در حال توسعه» بودند. ما پی بردیم که سرخاب زمانی که از سایپرید به مرحله جوانی دگردیسی پیدا میکند، مواد پروتئین دار با ظاهر مایع لخته شده، در داخل یک سطح مشترک منتشر شدند و در آنجا باقی ماندند. این مواد لکه های مثبتی از پروتئین – از جمله فسفو پروتئین و اسیدهای نوکلئیک – پیدا کردند. نواحی کوتیکول در حال توسعه و خود مواد وصله ای برای گونه های باز فعال اکسیژن، لکه دار شدند. باکتری ها غایب بودند تا اینکه سایپرید یک اتصال محکم پیدا کرد اما با پیشروی توسعه سرخاب، جمعیت های آنها مردند. محیط اکسایشی میتواند به سيتوتوکسيسيته مشاهده شده برای باکتری ها کمک کند و پتانسیل ایجاد اتصال عرضی اکسایشی را برای مواد کوتیکول و پروتئین دار را در سطح مشترک دارا می باشد.

مواد و روشها
جمع آوری شفیره های سایپریس و شفیره های جوان از میدان یا پرورش شفیره سایپریس
داروین در سال 1854 از شفیره های Amphibalanus (=Balanus) amphitrite استفاده کرد که یا در آزمایشگاه پرورش داده شده بودند و یا از پلانکتون در آزمایشگاه دریایی دانشگاه دوک در بیوفورت (ایالت کارولینای شمالی، ایالات متحده) جمع آوری شده بودند. ناپلیوس ها از شفیره های بالغ جمع آوری شده از میدان منتشر شده بودند؛ این شفیره ها با تکنیک های کشت پرورش داده شده بودند (ریت اسکاف و همکارانش 1984، 1992، 2008؛ هلم 1990). سایپریدها برای مقایسه با جانورانی از میدان، از پلانکتون های جمع آوری شده از حوضچه های آزمایشگاه دریایی دوک با استفاده از یک مش پلانکتون 64 میکرومتری (64 μm) در ژوئن 2013 طبقه بندی شده بودند. برای جمع آوری شفیره های جوان از میدان، لامل ها را به خط کش های پلاستیکی با نوارهای لاستیکی تمیز وصل کردیم و خط کش ها را با کش زیپ دار به لوله های PVC از یک حوضچه شناور مهار کردیم که حدود 30 سانتیمتر آن زیر سطح آب بود. ما این خط کش ها را به صورت روزانه بررسی می کردیم تا از نشست سرخاب ها آگاه شویم؛ ما چهار شفیره جوان را جمع آوری و برای مقایسه با شفیره های جوان پرورشی (پرورش داده شده در آزمایشگاه) طبق توضیحات زیر آماده کردیم. برای اغلب آزمایشات، سایپریدهای کشت شده را مورد استفاده قرار دادیم و آنها را در آزمایشگاه آماده نمودیم.

نشست
ما سرخاب ها را در هفت گروه مورد بررسی قرار دادیم که کل مراحل تحول – از سایپرید تا جوانی قبل از نشست و دگردیسی، در طی آن، و بعد از آن – را شامل میشد. سایپریدها نشست کردند و امکان توسعه در 6 مرحله ای که قبلاً از طریق خصوصیات ریخت شناسی تعریف کردیم، برای آنها فراهم شد (ماروزو و همکارانش 2012). در تطابق با تکنیک های توصیف شده قبلی، سایپریدها در آب شور فیلتر شده سالخورده (FSW) در دمای 4℃ قبل از نشست 3 روز عمر داشتند (ریت اسکوف و همکارانش 1984، 1992). آب شور فیلتر شده سالخورده از چهار قرقره ریسمان پلی پروپیلن عبور داده شد، اندازه فیلتر آن 5 μm بود و حداقل به مدت 2 هفته قبل از استفاده سالخورده شده بود؛ برآورد میشد که این FSW سالخورده حاوی بار باکتریایی است که نصف باکتریهای FSW غیرسالخورده است. لامل ها (شیشه محافظ میکروسکوپ فیشربرند ) به صورت جزئی مشتعل شدند و سپس تا دمای اتاق سرد شدند و با یک مداد شمعی دایره ای ترسیم کردیم تا قطرات آب شور داخل آن باقی بمانند. با استفاده از یک پیپت، حدود 6-12 سایپرید را در یک قطره کوچک از FSW سالخورده قرار دادیم. لامل هایی با شفیره ها را به صورت منفرد در ظرف های Falcon® 1006 polystyrene Petri در یک دستگاه پرورش با دمای 28℃ قرار دادیم، آنرا مورد مشاهده قرار دادیم، و با وارد شدن شفیره به مراحل نشست و دگردیسی از آن نمونه برداری کردیم. ما با پیروی از توصیف های قبلی از 6 مرحله استفاده کردیم اما مراحل 3-5 را در یک گروه با هم ترکیب کردیم چون این تحولات خیلی سریع رخ میدهند و بدون مشاهده ویدیوئی قابل شناسایی نیستند، که در ابتدا نیز به همین شکل توصیف شد (ماروزو و همکارانش 2011، 2012). به طور خلاصه، مرحله 1 دقیقاً بعد از اتصال برگشت ناپذیر با سایپریدها متناظر بود و مرحله 2 یک سایپرید بود که کاراپاس آن نزدیک تر کشیده شده بود و با سطح موازی بود (ماروزو و همکارانش 2012). مراحل 3-5 شامل تغییرات مهمی در ریخت شناسی بودند؛ اول، شفیره به یک توپ کوچک در کاراپاس سایپریس تبدیل می شود؛ سپس یک شکل بدن کیسه مانند بزرگتر را تشکیل می دهد (ماروزو و همکارانش 2012). مرحله 6 یک شفیره جوان با دگردیسی کامل با یک کاراپاس سایپریس کاملاً پوست اندازی شده و چشمان مرکب است که شکل آن به صورت یک شفیره بزرگسال با پلیت های پوسته قابل مشاهده است (ماروزو و همکارانش 2012). این مطالعه علاوه بر چهار گروه مشاهده شده در طی تحول از سایپرید به مرحله جوانی، یک گروه از سایپریدهای شناور و آزاد را قبل از نشست، و دو گروه از شفیره های جوان را نیز شامل ساخته است که بعد از تکمیل نشست و دگردیسی 3-5 روز و 6-7 روز عمر داشتند (مرحله 6). ما به طور کلی حدود 218 شفیره سرخاب را از 10 دسته جداگانه از شفیره ها مورد بررسی قرار دادیم که اغلب آنها در مرحله 6 (N=153) (یعنی شفیره های جوانی که بتازگی دگردیسی کرده بودند) قرار داشتند (جدول 1) چون این مرحله از رشد موضوع اصلی مورد تمرکز مطالعه ما بود.

نقش گلوتاتیون پراکسیدازها در هموستاز ردوکس کلروپلاست در آرابیدوپسیس

The contribution of glutathione peroxidases to chloroplast redox homeostasis in Arabidopsis

چکیده
1-مقدمه
2- مواد و روشها
3-نتایج
4-بحث
5- نتیجه گیری
منابع

چکیده
از جمله عوامل مهمی که در تنظیم تعادل واکنش اکسایش-کاهش کلروپلاست در پاسخ به تغییرات شدت نور نقشی اساسی ایفا می کنند عوامل اکساینده واسطه هستند و این کار را به وسیله فعالیت پراکسیداز وابسته به تیول در پروکسی ردوکسین سیستئین-2 انجام میدهند و برای انجام این عملکرد به تیوردوکسین ردوکتازوابسته به نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات نیاز دارند. علاوه بر این، کلروپلاست های گیاهی مجهز به گلوتاتیون پراکسیدازها ،پراکسیدازهایی تیول دار هستند که به تیوردوکسین ها متکی هستند .اگرچه عوامل اکساینده واسطه گلوتاتیون پراکسیدازها دارای یک مکانیزم واکنشی مشابه با پروکسی ردوکسین سیستئین-2هستند اما هنوز نقش آنها درهموستازی اکسایش-کاهش کلروپلاست زیاد مشخص نیست .به منظوربررسی این موضوع ، ما بروی گیاه آرابیدوپسیس تحقیق کرده ایم که دارای دو جهش گلوتاتیون پراکسید1، گلوتاتیون پراکسید7 بود و فاقد دو گلوتاتیون پراکسیداز 1 و 7 مستقر در کلروپلاست بود. علاوه بر این، برای تجزیه و تحلیل رابطه عملکردی گلوتاتیون پراکسیدازهای کلروپلاست با سیستم اکسیداسیون و کاهش پروکسی ردوکسین سیستئین-2- تیوردوکسین ردوکتازجهش های گلوتاتیون پراکسید1، گلوتاتیون پراکسید7- شپرون پروتئینی متصل غشایی2و گلوتاتیون پراکسید1گلوتاتیون پراکسید7-تیوردوکسین ردوکتازایجاد شدند.جهش گلوتاتیون پراکسید1،گلوتاتیون پراکسید7 فنوتیپ نوع وحشی را نشان می دهد که اثبات کننده این است که گلوتاتیون پراکسیدازهای کلروپلاست برای حداقل رشد گیاه تحت شرایط استاندارد ضروری هستن .با این حال،جهش- گلوتاتیون پراکسید1 گلوتاتیون پراکسید7- شپرون پروتئینی متصل غشایی2رشد کندتری نسبت به جهش شپرون پروتئینی متصل غشایی2 نشان داد .فقدان همزمان پروکسی ردوکسین سیستئین-2و گلوتاتیون پراکسیداز بر عملکرد محتوای کلروفیل و عملکرد فتوسیستم2تأثیر گذاشت و باعث تاخیر بیشتر در اکسیداسیون آنزیم در تاریکی شد.در مقابل جهش-گلوتاتیون پراکسید-1گلوتاتیون پراکسید7-تیوردوکسین ردوکتاز، با ترکیب کردن فقدان تیوردوکسین ردوکتازو گلوتاتیون پراکسیدازهای کلروپلاست مانند جهش تیوردوکسین ردوکتاز رفتار می کنند که نشان می دهد سهم گلوتاتیون پراکسیدازهادر هم ایستایی واکنش اکسایش-کاهش کلروپلاست مستقل از تیوردوکسین ردوکتازاست.سنجش های آزمایشگاهی به بررسی بیشتر این نظریه پرداختند و نشان دادند که فرایند کاهش توسط تیوردوکسین ردوکتاز اتفاق نمی افتد، بلکه کاهش به وسیله تیوردوکسین y2 رخ میدهد.بر اساس این نتایج، ما نقشی را برای گلوتاتیون پراکسیدازها در توالی اکسایش-کاهش کلروپلاست ارائه دادیم .

2- مواد و روشها
2-1-مواد زیستی(بیولوژیکی) و شرایط رشد
نوع وحشی گیاه آرابیدوپسیس تالیانا (اکوتیپ کلمبیا) و گیاهان جهش یافته روی خاک در بسترهای کشت به ترتیب تحت دوره های دوره نوری روز بلند (16 ساعت روشنایی – 8 ساعت تاریکی) یا روز کوتاه (8 ساعت روشنایی – 16 ساعت تاریکی) با شدت نور120 (پیکولوکس نور ورودی بر مترمربع 2- بر ثانیه 1-) و رطوبت نسبی 70 درصد قرار گرفتند. برای تیمارهای نور زیاد گیاهانی که تحت دوره نوری روز کوتاه به مدت 6 هفته رشد کرده بودند با شدت نور 800 (پیکولوکس نور ورودی بر مترمربع 2- بر ثانیه 1-))در معرض نور قرار گرفتند. سویه های اشریشیا کلای در ماده مغذی میلر مایع در دمای 37 درجه سانتیگراد با آنتی بیوتیک مناسب رشد داده شدند.

2-2- توالی جهش های دوگانه، سه گانه و چهارگانه گیاه آرابیدوپسیس
برای تولید جهش دوگانه گلوتاتیون پراکسید1،گلوتاتیون پراکسید7،تک جهش گلوتاتیون پراکسید1 (SALK_027373) و گلوتاتیون پراکسید7(SALK_072007)که از مرکز ذخیره آرابیدوپسیس اروپایی (دردانشگاه ناتینگهام، انگلستان) به دست آمده بود، به صورت دستی ترکیب شدند و جهش دوگانه گلوتاتیون پراکسید1، گلوتاتیون پراکسید7 از نتاج با آنالیز جایگذاری آگروباکتریوم تومافاسین حامل-دی ان ای در ژنوم دی ان ای با استفاده از الیگونوکلئوتیدهای نشان داده شده در جدول S1ایجاد شد.جهش چهارگانه گلوتاتیون پراکسید1، گلوتاتیون پراکسید7- شپرون پروتئینی متصل غشایی2 و جهش سه گانه گلوتاتیون پراکسید7- تیوردوکسین ردوکتاز به ترتیب با تلاقی دستی جهش گلوتاتیون پراکسید7- که در بالاشرح داده شد با جهش شپرون پروتئینی متصل غشایی2]41 [و جهش تیوردوکسین ردوکتاز ] 45 [ایجاد شدند.جهش های گلوتاتیون پراکسید1، گلوتاتیون پراکسید7- شپرون پروتئینی متصل غشایی2 و جهش سه گانه گلوتاتیون پراکسید7- تیوردوکسین ردوکتاز از فرزندان این تلاقی ها با تجزیه و تحلیل حضور درج های دی ان ای منتقل شده در دی ان ای ژنومی با الیگونوکلئوتیدهای نشان داده شده در جدول S1 انتخاب شدند.

2-3- استخراج پروتئین، سنجش آلکیلاسیون و تجزیه و تحلیل وسترن بلات
بافت برگ ها جدا شد و بلافاصله با نیتروژن مایع منجمد شد. عصاره های پروتئینی با بافر استخراجی تهیه شدند ( 50 میلی مولار تریس هیدروکلراید، 15/0مولار نمک ، 5/0 درصد محلول شوینده غیریونی و غیر دناتوره کننده نانیدیت ، که بلافاصله به بافت های برگ که تحت نیتروژن مایع قرار داشتند اضافه شد که بعد از چرخش برروی دستگاه ورتکس آزمایشگاه عصاره ها در 100/16گرم در دمای 4 درجه سانتیگراد به مدت 20 دقیقه سانتریفیوژ شدند. پروتئین با استفاده از معرف برادفورد اندازه گیری شد.سنجش آلکیلاسیون طبق تحقیقات قبلی [46] با استفاده از60 میلی مولار یدواستامید انجام شد.برای آنالیز سدیم دودسیل سولفات-پلی آکریل آمید الکتروفورز ژل نمونه های پروتئین تحت شرایط احیاکننده یا غیر احیاکننده قرار گرفتند همانطور که در شکل نشان داده شده است از غلظت ژل آکریل آمید 9.5درصد برای روبیسکو اکتیواز و آنزیم های هیدرولازیا 12درصد برای تیوردوکسین ردوکتاز،پراکسیردوکسین های سیستئین-2 و گلوتاتیون پراکسیدازها ،استفاده شد.پروتئین های جدا شده به غشاهای نیتروسلولزی منتقل شدند و به همراه آنتی بادی مشخص شده مورد بررسی قرار گرفتند. آنتی بادی های اختصاصی برای تیوردوکسین ردوکتاز[45] و پراکسیردوکسین های سیستئین-2 [38] قبلاً در آزمایشگاه تولید شده بودند. آنتی بادی ضد روبیسکو اکتیواز توسط دکتر پورتیس(وزارت کشاورزی ایالات متحده آمریکا) و آنتی بادی آنزیم های هیدرولاز و گلوتاتیون پراکسیدازها از تولیدکننده آنتی بادی گیاهی و جلبکی سوئدی خریداری شد.

تعیین بار باکتریایی میکروبیوتای روده و شناسایی اسپیروپلاسما و ولباچیا در آنوفل گامبیا

Bacteria Load Determination of the Intestinal Microbiota and Identification of Spiroplasma and Wolbachia in Anopheles gambiae

چکیده
1 مقدمه
2 مواد و روشها
3 نتایج
4 بحث
5 نتیجه گیری
منابع

چکیده

ميکروبيوتای روده پشه ها از طیفی از میکروارگانیسم های مختلف تشکیل می گردد و برخی از این میکروارگانیسم ها روی ظرفیت برداری پشه ها تأثیرگذار هستند. هدف مطالعه حاضر این است که برخی از باکتری های ميکروبيوتای روده در آنوفل gambiae (An. gambiae) ماده را توصیف کند که یک بردار اصلی از انتقال مالاریا در کشور بنین است. باکتری های symbiote ميکروبيوتای An. gambiae آزمایشگاهی ماده (مونث) و An. gambiae وحشی ماده از طریق روش کشت شناسایی شدند. شمارش را بر روی آگار شمارش پلیت کشت (PCA) انجام دادیم و سپس بار باکتری را محاسبه نمودیم. مقایسه دسته های بار باکتری را با آزمون تحلیل واریانس (ANOVA) انجام دادیم. و در نهایت، بررسی حضور چند جنس باکتری تأثیرگذار بر ظرفیت برداری An. gambiae از واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) استفاده کردیم. این مطالعه اثبات کرد که ميکروبيوتای An. gambiae ماده خانه ای برای باکتری های متعلق به Staphylococcus, Enterobacteriaceae و ژن های باکتریایی شناسایی نشده دیگر (صرفنظر از اینکه چه ماهیت و شرایطی دارند) است. همچنین هیچ تفاوت آماری معناداری از لحاظ حالات بچه زاییدن و پرخوری، بین بار باکتری پشه آزمایشگاهی و پشه وحشی وجود نداشت؛ از طرف دیگر، از لحاظ حالات عدم زاییدن بچه و عدم پرخوری، تفاوت معناداری بین بارهای باکتری پشه های آزمایشگاهی و پشه های وحشی وجود داشت. جستجوی چند جنس باکتری که روی ظرفیت برداری An. gambiae ماده تأثیرگذار هستند برای باکتری های Spiroplasma (صرفنظر از اینکه چه ماهیت و شرایطی داشتند) منفی بود. PCR حضور باکتری های ولباخیا را فقط برای An. gambiae حساس Kisumu پرخور را اثبات کرد. حضور ولباخیا در An. gambiae حاکی از آن است که این نوع باکتری را می توانیم برای توسعه دادن رویکردهای مؤثر و پایدار جدید در کنترل بردار مورد استفاده قرار دهیم.

2 مواد و روشها
2-1 جمع آوری نمونه. دسته های پشه ها (وحشی یا پرورشی) برای این مطالعه جمع آوری شدند. دسته های پشه های پرورشی (Kisumu و Kdr) را از حشره خانه Centre de Recherche en Entomologie de Cotonou (CREC) بدست آوردیم. پارامترهای مرتبه زایمان (زاییده و نزاییده) و وضعیت تغذیه ای (پرخور و غیرپرخور) را برای ایجاد این دسته ها مد نظر قرار دادیم. لذا برای Kisumu و Kdr، چهار دسته (زاییده، نزاییده، پرخور و غیرپرخور) را ساختیم. هر دسته از پشه ها از پنج پشه با انتخاب تصادفی از یک گروه یکسان تشکیل می شدند و آنها را در یک لوله 1.5 ml Eppendorf در دمای 4℃ برای تحلیل میکروبیولوژیکی در آینده نگه داشتیم.

پشه های وحشی را با تکنیک دسته های اسپری گل گاو چشم (PSC) بدست آوردیم که در راهنمای حشره شناسی مالاریا و کنترل برداری [16] توصیف شده است. قبل از اجرای PSC تمام تکه های بزرگ از مبلمان را جدا کردیم و کف اتاق را هم با ملافه های سفید پوشاندیم. ابتدا حشره کش را از خارج از خانه به پنجره ها و درها اسپری کردیم و سپس آنرا در داخل اتاق اسپری کردیم. تمام درها و پنجره ها به مدت حدوداً 10 دقیقه بسته ماندند تا ناک داون پشه ها القا شود [17]. پس از زمان معین (10 دقیقه) پشه های ناک داون را جمع آوری نمودیم و یک طبقه بندی مقدماتی را بر مبنای مشاهدات ماکروسکوپی انجام دادیم. شناسایی گونه های An. gambiae را طبق کلید رده بندی [17,18] و با استفاده از استریومیکروسکوپ دوچشمی ez4 w (لیکا، آلمان) انجام دادیم. پشه های وحشی را نیز به چهار دسته (زاییده، نزاییده، پرخور، و غیرپرخور) در لوله های 1.5 ml Eppendorf مختلف تقسیم کردیم.

ارزیابی فواصل زمانی مناسب گونه ها برای ادغام داده های تله متری GPS در مدل های محدوده اکولوژیکی

Assessment of appropriate species-specific time intervals to integrate GPS telemetry data in ecological niche models

چکیده

1. مقدمه

2. مواد و روش ها

3. نتایج

4. بحث

5. نتیجه گیری

فهرست منابع

چکیده

     مدل های آشیان اکولوژیکی از داده های وجود صرف استفاده می کنند که غالباً تحت تاثیر فقدان عدم حضور واقعی منجر به سوگیری در نمونه برداری می شود. در دهه گذشته، در ادغام داده های رخداد حاصل از داده های دورسنجی سامانه های موقعیت یابی جهانی در مدل های آشیان اکولوژیکی و یا مدل های توزیع گونه ها روند افزایشی وجود داشته است. این نوع داده ها ممکن است تحت تاثیر خودهمبستگی پیاپی با فراوانی جابجایی بالا باشند، با این حال در مدل های آشیان اکولوژیکی با استفاده از فیلترهای جغرافیایی و تکنیک های زیرنمونه برداری به کار می روند. با این حال، تا امروز هیچ مطالعه ای در راستای نعیین روش شناسایی بازه زمانی مناسب برای یک گونه خاص در صورت تلفیق داده های رخداد دورسنجی GPS در چارچوب MaxEnt انجام نشده است. ما تکنیک مکانی دقیقی را با استفاده از مجموعه داده های معاصر قدرتمند مربوط به اوسلوت ها (Leopardus pardalis) برای ارزیابی بازه های زمانی مناسب جهت استفاده در مدل آشیان اکولوژیکی مختص گونه ها معرفی نمودیم. در این مطالعه، ما طیفی از بازه های زمانی روزانه (هر 0.5، 1 الی ۴، 6، ۸ و ۱۲ ساعت) را که معمولاً در مطالعات پستانداران گوشتخوار خشکی زی مورد استفاده قرار می گیرند ارزیابی نمودیم. ما مشاهده نمودیم که عملکرد پیشگویانه بازه های زمانی کوتاه تر ۲ ساعته با بازه های زمانی طولانی تر ۱۲ ساعته قابل مقایسه بود. این بازه های زمانی کوتاه تر حداقل مقدار داده ها را در مقایسه با 12 ساعت کمنر / بیشتر برآورد کزده بودند. این مطالعه نشان می دهد که با محاسبه خودهمبستگی پیاپی و انجام تحلیل های دقیق مکانی، دانشمندان می توانند بازه زمانی مناسب را برای ادغام داده های دورسنجی GPS در مدل های آشیان اکولوژیکی در MaxEnt شناسایی کنند. از این نتایج می توان در میان گونه های پرتحرک خشکی زی در مقیاس های مکانی مختلف استفاده نمود که به آگاهی افزایی درباره راهبردهای مدیریت گونه ها و یا حفاظت از گونه ها کمک خواهد نمود.

مواد و روش ها

سیستم مطالعه

     این مطالعه موردی بر روی موزاییکی > 250000 جریب اراضی شخصی و زمین های کشاورزی در شمال شرقی شهرستان ویلاسی و شرق شهرستان کندی در تگزاس (شکل 1) متمرکز می باشد که به طور خاص در تلاقی مناطق زیستی دشت ساحلی شنی، دره پایین ریو گراند و جزایر سدی لاگونا مادره و مرداب های ساحلی تگزاس واقع شده است (لئونارد و همکاران، ۲۰۲۰؛ لومباردی و همکاران، ۲۰۲۱). بخش کار میدانی مطالعه موردی در مزرعه السوز بنیاد شرق (1۱۳ کیلومتر مربع) در جنوب شرقی کندی و شمال شرقی شهرستان ویلاسی تگزاس آمریکا صورت گرفت. موازئیک پیرامونی اراضی شخصی از زمین های زراعی فعال، مزارع گاو، عملیات شکار با حصار کم، و شهرهای کوچک سان پرلیتا و بندر منسفیلد تشکیل شده بود. اقلیم منطقه نیمه خشک و نیمه گرمسیری (10 الی ۳۶ درجه سانتیگراد) با بارندگی بسیار نامنظم و خشکسالی های دوره ای بود (نوروین و کوروویلا، 2007). رخنمون های طبیعی این منطقه شامل تپه های شنی درون خشکی، تالاب های باتلاقی و ساحلی، کانال های آبیاری، چمنزارهای ساحلی، علفزارها و مناطق بزرگی از جوامع گیاهی چوبی متراکم است (لئونارد و همکاران، ۲۰۲۰، لومباردی و همکاران، 2021).

گردآوری داده های دورسنجی

     ما از مجموعه داده های دورسنجی معاصر حاصل از مطالعات قبلی درباره اوسلوت های بالغ دارای گردنبند (تعداد = ۸، 4 نر؛ ۴ ماده، جدول 1) استفاده نمودیم که از ژانویه ۲۰۱۴ تا جولای ۲۰۱۷ گردآوری شدند (لئونارد و همکاران، 2020؛ لومباردی و همکاران، 2021؛ ویلز و همکاران، 2022). ما حیوانات زنده را برای این مطالعه نگرفتیم، لطفاً برای مشاهده جزئیات خاص مربوط به پروتکل های نگهداری و جابجایی به لئونارد و همکاران (2020) و لومباردی و همکاران (2021) مراجعه نمایید. داده ها با استفاده از سامانه های موقعیت یابی جهانی (GPS) Minitrack و Litetrack لوتک (Lotek) و گردنبندهای GPS ماهواره ای ایریدیوم (Iridium) گردآوری شدند که از انواع بازه های زمانی بر اساس اهداف اولیه پروژه (یعنی هر 30 دقیقه الی 12 ساعت) استفاده گردید. دامنه زمانی داده های GPS به طور متوسط ۱۴۱ روز (بین ۷۰ الی ۲۸۰ روز) بوده و در تمام فصول سال می باشد.

آنکولوژی ریاضی کسری: امکان استفاده از حساب دیفرانسیل مرتبه غیرصحیح در مدل های میان رشته ای

Fractional Mathematical Oncology: On the potential of non-integer order calculus applied to interdisciplinary models

چکیده

1. مقدمه

2. مقدمه ای بر تومورشناسی ریاضیاتی

3. مدل های قطعی و پیوسته

4. مدل های تصادفی و برپایه سلول: رشد تومور تحت مدل های گسسته

5. تومورشناسی بر پایه ریاضیات کسری

5.1. پایه تئوری حساب دیفرانسیل کسری

5.2- مدل های کسری در ارتباط با سرطان

6. مدل های کسری هیبریدی نوین

7. نکات پایانی

اعلان تعارض منافع

تقدیر و تشکر

مراجع

چکیده

 تومورشناسی ریاضیاتی به بررسی پدیده های در ارتباط با سرطان از طریق مدل های ریاضی فراگیر می پردازد. از این رو رویکردهای میان رشته ای شامل مفاهیم گوناگون از زیست شناسی تا علوم مواد، موجب درکی عمیق تر از سیستم های بیولوژیکی وابسته به بیماری می گردد. در این راستا حساب دیفرانسیل کسری (منسوب به مراتب غیرصحیح) شاخه ای از آنالیز ریاضی می باشد که به کمک ابزارهای آن می توان پدیده های پیچیده در مقیاس های متفاوت زمانی و مکانی را توصیف نمود. مدل های مرتبه کسری امکان توصیف و درک بهتر جزئیات تومورشناسی و عوامل بالقوه موثر در حوزه های تصمیم گیری مانند رشد تومور، تکنیک های تشخیص اولیه و روش های درمانی اختصاصی را فراهم می آورد. تحقیق حاضر با دنبال کردن یک دیدگاه پدیدارشناختی (مانند روش های مکانیکی) به بررسی جنبه های گوناگون تومورشناسی بر پایه ریاضیات کسری پرداخته و به مرور و بحث دستاوردهای جدید این حوزه با توجه به کاربردهای آتی آن ها می پردازد. 

1. مقدمه

سرطان شامل گروهی از بیماری ها بوده که از جهش غیرنرمال سلول ها نشات گرفته و امکان ظهور آن در تمامی ارگان ها و بافت های بدن وجود دارد. این بیماری دومین علت مرگ و میر در جهان بوده و نرخ زنده ماندن در این بیماری تا حد زیادی به تشخیص به موقع و کیفیت درمان بستگی دارد (سازمان بهداشت جهانی، 2020). حوزه های تومورشناسی آزمایشگاهی، تکنیک های شامل زیست شناسی مولکولی و به تازگی علوم ژنتیک بیشترین پروژه های تحقیقاتی در این موضوع را شامل شده و موجب افزایش دانش پیرامون مشخصه یابی بدخیمی تومور، تشخیص و درمان بیماری می شوند (گاتنبای  و مائینی ، 2003). استفاده از فیزیک و ریاضی در موضوعات مربوط به سرطان در چند دهه گذشته افزایش یافته و موجب پیدایش حوزه تحقیقی جدیدی شده است (بیرن ، 2010؛ راکن  و اسکات ، 2019).

7. نکات پایانی

 برخی ابزارهای ریاضیاتی هم چنان در حال پیدا کردن مسیر خود در حوزه زیست شناسی نظری بوده و حساب دیفرانسیل کسری (به عنوان نمونه مرتبه غیرصحیح) نیز یکی از این موارد می باشد که جنبه های فلسفی و تاریخی آن توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. کاربرد حساب دیفرانسیل کسری، همان طور که در این مرور مورد بحث قرار گرفت، به عنوان یک رویکرد قوی و استراتژیک مدل سازی بوده که به فرصت ها و چالش های احتمالی موجود در تومورشناسی ریاضیاتی می پردازد. تومورشناسی بر پایه ریاضیات کسری در کنار دارا بودن فواید شناخته شده تست یا بازتولید مربوط به سناریوهای سیلیکو (که در آزمایش های متناظر بی فایده و یا حتی غیرممکن می باشند)، توانایی کار کردن آسان در مقیاس های ناهمگن، هم چنین بررسی آثار حافظه و دوره های نهفتگی مربوط به شروع و رشد تومور را دارند.

Abstract

Mathematical Oncology investigates cancer-related phenomena through mathematical models as comprehensive as possible. Accordingly, an interdisciplinary approach involving concepts from biology to materials science can provide a deeper understanding of biological systems pertaining the disease. In this context, fractional calculus (also referred to as non-integer order) is a branch in mathematical analysis whose tools can describe complex phenomena comprising different time and space scales. Fractional-order models may allow a better description and understanding of oncological particularities, potentially contributing to decision-making in areas of interest such as tumor evolution, early diagnosis techniques and personalized treatment therapies. By following a phenomenological (i.e. mechanistic) approach, the present study surveys and explores different aspects of Fractional Mathematical Oncology, reviewing and discussing recent developments in view of their prospective applications.

1. Introduction

Cancer embodies a group of diseases that emerge from abnormally mutated cells and can appear in almost any body organ or tissue. It is the second leading cause of death worldwide and survival rates are profoundly related to timely access to quality diagnosis and treatment (World Health Organization, 2020). Experimental oncology and techniques involving molecular biology and, more recently, genetics have dominated most research projects on the subject, increasing the knowledge on malignancies characterization, diagnostic and treatment (Gatenby and Maini, 2003). In the last few decades, physics and mathematics have been increasingly applied to cancer-related problems, thus giving rise to a new research area (Byrne, 2010; Rockne and Scott, 2019).

7. Concluding remarks

There are tools in Mathematics still waiting to establish their way in Theoretical Biology and such is the case of fractional (i.e. non-integer order) calculus, whose historical and philosophical aspects have attracted growing interest. As addressed and discussed in the present review work, the application of fractional calculus indeed arises as powerful and strategic modeling approach in view of prospective challenges and opportunities in Mathematical Oncology. Besides wellknown advantages of either testing or reproducing different in silico scenarios (which could be impractical or even impossible via corresponding in vitro experimentation), Fractional Mathematical Oncology can straightforwardly deal with heterogeneous scales, memory effects and/or dormancy periods related to tumor onset and development.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آنکولوژی ریاضی کسری: امکان استفاده از حساب دیفرانسیل مرتبه غیرصحیح در مدل های میان رشته ای

Fractional Mathematical Oncology: On the potential of non-integer order calculus applied to interdisciplinary models

ترکیب ژنوم و واگرایی ویروس جدید کرونا (2019-nCoV) با منشا چین

Genome Composition and Divergence of the Novel Coronavirus (2019-nCoV) Originating in China

گزارمانی جامع بر ژنوم ویروس کرونای تازه کشف شده (2019-nCoV) نمایانگر تفاوتی هایی میان 2019-nCoV و کرونا ویروس های عامل سندرم تنفسی حاد شدید (سارس) یا کروناویروس های شبه سارس بوده است. انجام مقایسه ای سازمان یافته به شناسایی 380 استخلاف آمینواسید در میان این کروناویروس ها انجامیده است که این امر ممکن است تنوع عملکردی و بیماری زایی ویروس کرونای نوظهور 2019 را موجب شده باشد.

ویروس کرونای (CoV) جدیدی که سازمان جهانی بهداشت به آن نام «ویروس کرونای نوظهور 2019» یا «2019-nCoV» را اطلاق کرده است، مسئول همه گیری اخیر ذات الریه‌ای است که در اوایل دسامبر 2019 در شهر ووهان چین از ایالت هوبئی آغاز گردید . این همه گیری در ارتباط با بازار گسترده حیوانات و غذاهای دریایی بوده و تحقیقات به منظور تعیین منشأ عفونت در جریان است. تا به امروز، هزاران عفونت انسانی در چین و نیز بسیاری موارد سرایت در سراسر جهان تایید شده است .

ویروس های کرونا عمدتاً منجر به عفونت های تنفسی و دستگاه گوارشی می گردند و از نظر ژنتیکی به چهار سرده طبقه بندی میشوند: آلفا-کروناویروس، بتا-کروناویروس، گاماکروناویروس و دلتاکروناویروس . دو سرده ی اول عمدتاً پستانداران را آلوده می نمایند؛ درحالی که دو سرده ی گاما و دلتا غالباً پرندگان را آلوده می سازند . شش نوع از کروناویروس های انسانی پیشتر شناخته شده اند. این انواع عبارتند از HCoV-NL63 و HCoV-229E که متعلق به سرده آلفاکروناویروس ها می باشند؛ و HCoV-OC43 و HCoV-HKU1، ویروس کرونای عامل سندرم تنفسی حاد شدید (SARS-CoV) و ویروس کرونای عامل سندرم تنفسی خاورمیانه‌ای (MERS-CoV) که به سرده بتاکروناویروس ها تعلق دارند . ویروس کرونا تا زمان همه گیری جهانی (پاندمی) سارس سال 2003، و پس از آن مرس 2012 و اخیراً همه گیری ویروس کرونای نوظهور 2019 توجه عمومی را به خود جلب نکرد . SARS-CoV و MERS-CoV شدیداً بیماری زا درنظر گرفته شده اند و احتمال بالایی وجود دارد که هردو از خفاش ها به زبادهای نخلی یا شترهای یک کوهانه و درنهایت به انسان ها انتقال یافته باشد .

ژنوم ویروس های کرونا، که اندازه آنها بین حدود 26000 تا 32000 باز متغیر است، شامل تعداد متغیری (6 الی 11) چارچوب خوانش باز (ORFs) می باشند . نخستین ORF که دربردارنده حدود 67 درصد از کل ژنوم است، 16 پروتئین غیرساختاری (nsps) را تولید می نماید؛ درحالی که باقی ORFها مسئولیت رمزگردانی پروتئین های کمکی و پروتئین های ساختاری را برعهده دارند . چهار پروتئین ساختاری اصلی عبارتند از گلیکوپروتئین سطحی گرزی شکل (S)، پروتئین کوچک پوشش ویروس (E)، پروتئین ماتریکس (M) و پروتئین نوکلئوکپسید (N). گلیکوپروتئین سطحی گرزی شکل در اتصال به گیرنده های سلول میزبان نقش حیاتی داشته و تعیین کننده گرایش ویروس به میزبان است . پروتئین های گرزی شکل کروناویروس های عامل سارس و مرس از طریق دامنه های متفاوت متصل شونده به گیرنده (RBDs) به گیرنده های مختلف میزبان متصل میگردند. کروناویروس عامل سارس از آنزیم تبدیل کننده آنژیوتانسین 2 (ACE2) به عنوان یکی از گیرنده های اصلی خود استفاده می نماید . گیرنده ی ثانوی آن CD209L می باشد . این درحالی است که کروناویروس عامل مرس دی پپتیدیل پپتیداز 4 (DPP4 که تحت عنوان CD26 نیز شناخته میشود) را به عنوان گیرنده اصلی خود به کار می برد. ارزیابی های اولیه نشان دهنده این است که ویروس کرونای نوظهور 2019 همبستگی تکاملی نزدیکی با کروناویروس های خفاشی سارس مانند دارد . در اینجا، بر مبنای سه ژنوم ابتدایی تعریف شده برای کروناویروس نوظهور (2019-nCoV)، شامل ووهان/IVDC-HB-01 (شماره دستیابی در GISAID: EPI_ISL_402119) (HB01)، ووهان/IVDC-HB-04/2019 (شماره دستیابی: EPI_ISL-402120) (HB04) و ووهان/IVDC-HB-05/2019 (شماره دستیابی: EPI_ISL_402121) (HB05)، گزارمان ژنومی جامعی بر روی این ویروس در مقایسه با کروناویروس های مشابه صورت گرفته است. این دسته شامل 1008 کروناویروس عامل سارس انسانی، 338 کروناویروس خفاشی شبه سارس و 3131 کروناویروس عامل مرس انسانی می باشند که ژنوم هایشان پیشتر، از طریق پایگاه داده عوامل بیماری زای ویروسی و منابع آزمایشی (ViPR) و NCBI در 12 ژانویه 2020 منتشر شده است (تاریخ انتشار: 12 سپتامبر 2019).

بالا بردن تحمل گیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک بیان کننده سوپراکسید دیسموتاز مس/روی به دمای پایین

Enhanced tolerance of the transgenic potato plants overexpressing Cu/Zn superoxide dismutase to low temperature

چکیده
1-مقدمه
2 -مواد و روش‌ها
2-1 موا گیاهی و شرایط رشد
2-2 ایجاد وکتورهای بیانی گیاهی
2-3 انتقال سیب زمینی و شناسایی گیاهان ترانس ژنیک
2-4 تیمار دمای پایین
2-5 آنالیز فعالیت آنزیمی و محتویان مالون دی آلدئید
2-6 آنالیز کیو-آرتی-پی سی آرگیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک
2-7 آنالیز آماری
3-نتایج
3-1 آنالیز محتویات مالون دی آلدئید و فنوتیپ گیاهان
3-2 فعالیت سوپراکسید دیسموتاز
3-3 فعالیت پراکسیداز و کاتالاز
3-4 نسبت سطوح بیان ژن 1StSOD گیاهان ترانس ژنیک تحت تنش سرما
4- بحث

چکیده

تنش دمای پایین یکی از فاکتورهای اصلی آسیب به گیاهان خصوصا در محصولات غذایی است. سوپراکسید دیسموتاز مس/روی نقش مهمی را در فرایند جاروب‌گری گونه‌های اکسیژن فعال که بوسیله‌ی تنش‌های محیطی تولید می‌شوند، دارند. به منظور مطالعه‌ی گیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک که آیا به دمای پایین تحمل دارند یا خیر، در این مطالعه، ژن 1StSOD تحت کنترل پروموتر S35 CaMV از طریق انتقال در آگروباکتریوم تومه فاسینس بیان گردید. نتایج نشان داد که بعد از تیمار در دمای 4درجه سانتی گراد به مدت 48 ساعت، فعالیت سوپراکسید دیسموتاز لاین‌های سیب زمینی ترانس ژنیک (لاین‌های OE) بیان 1StSOD 1.38 برابر در مقایسه با گیاهان غیر ترانس ژنیک (لاین‌های NT) افزایش داشت. به عبارت دیگر، فعالیت لاین‌های ترانس ژنیک سیب زمینی (لاین‌های RNAi) که مهار کننده بیان 1StSOD هستند در مقایسه با لاین‌های غیرترانس ژنیک کاهش داشتند. به علاوه، اثر افزایشی فعالیت سوپراکسید دیسموتاز بر پراکسیداسیون لیپیدها بوسیله‌ی اندازه‌گیری محتویات مالون دی آلدئید (MDA) در گیاهان در طی تیمار سرما تعیین گردید. نتایج نشان داد که میزان مالون دی آلدئید بعد از تیمار با دمای 4درجه سانتی گراد پس از 48 ساعت به ترتیب 2.02 و 1.78 برابر در لاین‌های غیرترانس ژنیک و ترانس ژنیک با بیان تداخلی 1StSOD افزایش داشت. در مقابل، لاین‌های سیب زمینی ترانس ژنیک تنها مقدار اندکی تغییر نشان داد و نسبت به لاین‌های غیرترانس ژنیک کمتر بود. ضمنا، فعالیت پراکسیداز و کاتالاز نیز در لاین‌های سیب زمینی ترانس ژنیک در مقایسه با لاین‌های غیرترانس ژنیک بعد از تیمار سرما افزایش یافت. از طریق مشاهده فنوتیپی، به طور مهمی این مطالعه نشان داد که برگ‌های لاین‌های غیرترانس ژنیک و ترانس ژنیک با بیان تداخلی 1StSOD شدیدا پژمرده شدند در حالیکه لاین‌های سیب زمینی ترانس ژنیک به میزان کمی تحت تاثیر قرار گرفتند. در تمام موارد، این نتایج نشان داد که تکنولوژی مهندسی ژنتیک می‌تواند برای تنظیم فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در گیاهان برای بهبود تحمل به تنش سرما استفاده شود.

به عنوان نتیجه، ما موفق شدیم که گیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک بیش از حد بیان کننده و بیان تداخلی 1StSOD را تحت دمای پایین رشد دهیم. لاین‌های ترانس ژنیک با بیان بیش از حد 1STSOD فعالیت آنزیم آنتی‌اکسیدانی را خصوصا در مورد فعالیت سوپراکسید دیسموتاز ارزیابی نمود و تحمل زیادی به دمای پایین نشان دادند. در حالیکه لاین‌های ترانس ژنیک با بیان تداخلی 1StSOD و غیر ترانس ژنیک در مورد فعالیت سوپراکسید دیسموتاز کاهش داشتند و در پاسخ به دمای پایین ضعیف عمل کردند. نتایج تاکید می‌کند که دستکاری آنزیم‌های جاروب‌گر گونه‌های فعال اکسیژن توسط مهندسی ژنتیک و به تبع کنترل تعادل تولید و حذف گونه‌های فعال اکسیژن شدیدا در بدست آوردن مقاومت گیاهان به تنش‌های غیر زیستی موثر است.

Abstract

Low temperature stress is one of the major factors for damage in plants, especially in food crops. Cu/Zn superoxide dismutase plays an important role in the processes of scavenging reactive oxygen species (ROS) caused by environmental stresses. In order to study transgenic potato plants whether improved tolerance to low temperature, in this research, StSOD1 gene was overexpressed under the control of CaMV 35S promoter through Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation in potato. The results showed that after 4 °C treatment for 48 h, superoxide dismutase (SOD) activity of the transgenic potato lines (OE lines) overexpressing StSOD1 was 1.38-fold enhanced compared to the non-transgenic plants (NT lines). On the other hand, the activity of the transgenic potato lines (RNAi lines) that inhibiting expression of StSOD1 decreased compared with NT lines. In addition, the effect of increased SOD activity on lipid peroxidation was determined by measuring malondialdehyde (MDA) contents in plants during cold treatment. The result showed that MDA content increased by 2.02-fold and 1.78-fold in NT lines and RNAi lines after 4 °C treatment for 48 h, respectively. In contrast, the OE lines showed only small changes and were lower than the NT lines. Meanwhile, the activity of peroxidase (POD) and catalase (CAT) were also enhanced in OE lines compared with NT lines after cold treatment. Through observing the phenotype, importantly, this research found that the leaves of NT lines and RNAi lines have wilted severely while the OE lines were slightly affected. In all, these results indicated that genetic engineering technology could be used to regulate the antioxidant enzymes activity in plants to improve tolerance to cold stress.

In conclusion, we successfully developed the transgenic potato plants overexpressing and interfering-expressing StSOD1 under the low temperature. The OE lines evaluated the activity of antioxidant enzyme, especially SOD activity, and exhibited strong tolerance to low temperature while RNAi and NT lines showed a decrease of SOD activity and performed weak in response to low temperature. The result confirmed that the manipulation of ROS scavenging enzymes by genetic engineering and consequently control the equilibrium of ROS producing and eliminating is an extremely effective means to obtain abiotic stresses tolerant plants.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بالابردن تحمل گیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک بیان کننده سوپراکسید دیسموتاز مس/روی به دمای پایین

Enhanced tolerance of the transgenic potato plants overexpressing Cu/Zn superoxide dismutase to low temperature

بیوسنسور DNA بسیار حساس بر اساس پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم الکتروشیمیایی

Ultrasensitive DNA biosensor based on electrochemical atom transfer radical polymerization

چکیده

1. مقدمه

2. آزمایشی

2.1. مواد شیمیایی و واکنش دهنده

2.2. پیش عملیات الکترود طلا

2.3. DNA سنجاق سری خودتجمع یافته بر روی الکترود طلا

2.4. ارزیابی الکتروشیمیایی

2.5. تجهیزات

3. نتایج و بحث

3.1. اصل عملکرد زیست حسگر DNA الکتروشیمیایی

3.2. امکان سنجی زیست حسگر

3.3. توصیف زیست حسگر

3.4. بهینه سازی شرایط آزمایشی

3.5. عملکرد تحلیلی

3.6. تشخیص DNA در سرم انسانی اسپایک شده

4. نتیجه گیری

منابع

چکیده

ما در اینجا یک زیست حسگر DNA بسیار گزینشی و فوق حساس مبتنی بر تقویت سیگنال پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم الکتروشیمیایی (ATRP) و “شیمی کلیک” را گزارش می‌کنیم. زیست حسگر با ایستا کردن تیول و آزید اصلاح شده با DNAهای سنجاق سری بر روی سطح الکترود طلا تهیه شد. در حضور DNAهای هدف  (T-DNA)، پروبهای سنجاق سری متصل با T-DNAها برای تشکیل DNA دوتایی و حلقه DNA سنجاق سری باز شدند تا گروه‌های آزید در سرهای 3′ قابل دسترس باشند. “کلیک واکنشها” بین آزید و propargyl-2 bromoisobutyrate (PBIB) ادامه یافتند تا واکنش ATRP را که تعداد زیادی از فروسنیل متیل متااکریلات (FMMA) را بر سطح الکترود ایجاد می‌کنند، آغاز کنند. مقدار FMMAبا تراکم TDNA متناسب بود و توسط ولتامتری موج مربعی نشان داده شد. با ترکیب تقویت سیگنال ATRP با “شیمی کلیک”، زیست حسگر DNA بهینه شده قادر به تشخیص 0.2 aM. T-DNA بود. کاربرد اولیه زیست حسگر DNA توسعه یافته با شناسایی DNA هدف در نمونه‌های سرم اسپایک شده نشان داده شد. توسعه زیست حسگر DNA امیدواری زیادی را برای شناسایی زیست حسگرهای ژنی نشان می‌دهد. 

1. مقدمه 

آزمایش اسید نوکلئیک با حساسیت و ویژگی بالا به خصوص در زمینه بیماریها (Fan و همکاران، 2006؛ Farjami و همکاران، 2011)، تشخیص مولکولی (Zhou و همکاران 2014)، تحقیقات زیست پزشکی (Palecek و همکاران، 2012)، استفاده از دارو (Meng و همکاران، 2016؛ Zhu و همکاران 2013)، نظارت زیست محیطی (Zhou و همکاران، 2017) و ایمنی غذا (Li و همکاران 2010) از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. استراتژی‌ها و فن آوریهای مختلفی برای شناسایی توالیهای منحصربفرد DNA مطرح شده‌اند. آگاروز و الكتروفورز ژل پلياكريلآميد (Southern، 1975؛ Zhu و همکاران 2015)، واکنش زنجیره پلیمراز در زمان واقعی (RT-PCR) (Doi و همکاران، 2015)، ریزآرایه‌های DNA ( تراشه ژنی) (Cho و Tiedje، 2002)، دستگاه BIAcore تشدید پلاسمون سطحی (Ding و همکاران، 2017) و سیستم GeneXpert (Jones و همکاران، 2001)، به عنوان روندهای استاندارد در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. 

4. نتیجه گیری

ما یک زیست حسگر بسیار گزینشی و فوق حساس DNA را با استفاده از تقویت سیگنال پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم الکتروشیمیایی (ATRP) و “شیمی کلیک” توسعه داده‌ایم. این زیست حسگر تحت شرایط مطلوب قادر به تشخیص حداقل 0.2  aM از DNA هدف بود. کاربرد اولیه این زیست حسگر DNA توسعه یافته با تشخیص DNA هدف در نمونه‌های سرم اسپایک شده نشان داده شد. بهینه سازیهای بیشتری برای کوتاه کردن کل زمان آزمایش برای کاربردهای واقعی زیست حسگر لازم است. زیست حسگر DNA توسعه یافته، امیدواری زیادی را برای تشخیص شاخصهای زیستی ژنی مانند  microRNA نشان می‌دهد. 

Abstract

Here we report a highly selective and ultrasensitive DNA biosensor based on electrochemical atom transfer radical polymerization (ATRP) signal amplification and “Click Chemistry”. The DNA biosensor was prepared by immobilizing thiol and azide modified hairpin DNAs on gold electrode surface. In the presence of target DNAs (T-DNA), hairpin probes hybridized with T-DNAs to form a duplex DNA, and the ring of hairpin DNA was opened to make azide groups accessible at 3′ ends. “Click reactions” proceeded between the azide and propargyl-2-bromoisobutyrate (PBIB) to initiate the ATRP reaction which brought a large number of ferrocenylmethyl methacrylate (FMMA) on the electrode surface. The amount of FMMA was proportional to the concentration of T-DNA and quantified by square wave voltammetry. Combining ATRP signal amplification with “Click Chemistry”, the optimized DNA biosensor was capable of detecting 0.2 aM. T-DNA. The preliminary application of the developed DNA biosensor was demonstrated by detecting target DNA in spiked serum samples. The developed DNA biosensor shows great promise for the detection of gene biomarkers.

1. Introduction

The nucleic acid test with high sensitivity and specificity is very important of central importance, especially in the field of diseases (Fan et al., 2006; Farjami et al., 2011), molecular diagnosis (Zhou et al., 2014), biomedical research (Palecek et al., 2012), medicine exploitation (Meng et al., 2016; Zhu et al., 2013), environmental monitoring (Zhou et al., 2017) and food safety (Li et al., 2010). Various strategies and technologies have been developed to identify unique DNA sequences. Agarose, and polyacrylamide gel electrophoresis (Southern, 1975; Zhu et al., 2015), real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) (Doi et al., 2015), DNA microarrays (gene chip) (Cho and Tiedje, 2002), the surface Plasmon resonance BIAcore instrument (Ding et al., 2017) and GeneXpert system (Jones et al., 2001) have been used as standard procedures in research laboratories.

4. Conclusions

We have developed a highly selective and ultrasensitive DNA biosensor using electrochemically mediated surface-initiated atom transfer radical polymerization (ATRP) signal amplification and “Click Chemistry”. Under optimal conditions, the biosensor was capable of detecting minimum 0.2 aM. target DNA. The preliminary application of the developed DNA biosensor was demonstrated by detecting target DNA in spiked serum samples. More optimizations are required to shorten the total assay time for real biosensor applications. The developed DNA biosensor shows great promise for the detection of gene biomarkers such as microRNA.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بیوسنسور DNA بسیار حساس بر اساس پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم الکتروشیمیایی

Ultrasensitive DNA biosensor based on electrochemical atom transfer radical polymerization

اخبار و فراتحلیل در مورد آنتی بادی های آنتی بتا 2 آنتی گلیکوپروتئین I و تعیین آنها

News and meta-analysis regarding anti-Beta 2 glycoprotein I antibodies and their determination

خلاصه
1 پیشینه و بالاترین سطح پیشرفت
1.1 از تشخیص آبله تا اتوآنتی بادیهای آنتی-کاردیولیپین
1.2 ارتباط با ترومبوزیز و یا عدم بارداری
1.3 اتوآنتی بادیهای آنتی-بتا دو گلیکوپروتیئن یک (β2-GPI)
1.4 تعیین آنتی بادی آنتی β2-GPI و محدودیت ها
2 بتا2 گلیکوپروتیئن یک: نقش پاتوژنی
2.1 β2-GPI و اپی توپ های پنهان
2.2 اتوآنتی بادیهای آنتی β2-GPI ، یک خانواده ناهمگون
3.2 اتو آنتی بادیهای آنتی β2-GPI و فعال سازی سلولی
4.2 اتوآنتی بادیهای آنتی β2-GPI و APS زایمانی
5.2 اتوآنتی بادیهای آنتی β2-GPI و فعالیت انعقاد طبیعی
2-6 اتوآنتی بادیهای آنتی β2-GPI و تصلب شریان
3 شناسایی آنتی بتا 2 گلیکوپروتیئن 1 و توصیه ها
3-1 اصول فنون
3-2 توصیه های کلی
3-3 β2-GPI حیوانی در برابر β2-GPI انسانی
3-4 حمایت
5.3 میل آنتی بادی به تشکیل پیوند
3-6 ایزوتوپ آنتی بادی
3-7 همراهی با aCLو LA
3-8 شناسایی دومین یک آنتی بتا 2 گلیکوپروتئین I
4 بررسی های عملی
1-4 در نظر گرفتن ایمنوگلوبولین aβ2-GPI و روش های در دسترس برای شناسایی
2-4 در نظر گرفتن ایزوتوپ ایمنوگلوبولین aβ2-GPI
4-3 در نظر گرفتن ایزوتوپ IgA aβ2-GPI
4-4 آنتی بادیهای ضد دومین اول
4-5 آنتی بادیهای آنتی-دومین های 4-5
5 نتیجه گیری
منابع

خلاصه

پیشرفت های کنونی به ما اجازه میدهند که آنتی بادیهایی را پیشنهاد دهیم که بتا-2 گلیکوپروتیئن یک (β2-GPI) را مورد هدف قرار میدهند و اختصاصی ترین آنتی بادیهای مربوط به سندروم آنتی فسفولیپدی (APS) می باشند. بنابراین، امروزه نیاز حیاتی برای ارزیابی های زیستی قدرتمند وجود دارد تا آنها را به طور مناسب مورد بررسی قرار دهد. مشخص شده است که این آنتی بادیها اساسا اپی توپ های پنهان را تشخیص میدهند و در انتخاب تست های آزمایشگاهی مربوط به شناسایی این آنتی بادیها نیاز به دقت زیاد می باشد. برای رسیدن به این هدف، مطالعه متاآنالیز بر روی نقش پاتوفیزیولوژیک β2-GPI انجام شد تا یک دید کلی نسبت به پیشرفت های کنونی که برای شناسایی آنتی β2-GPI صورت گرفت است فراهم کند.

1 پیشینه و بالاترین سطح پیشرفت 

1.1 از تشخیص آبله تا اتوآنتی بادیهای آنتی-کاردیولیپین

در حالیکه تعریف سندروم آنتی فسفولیپید (APS) در سال 1999 ارائه شد (1)، تاریخ زیست شناسی آنتی بادیهای آنتی فسفولیپیدی (APLA) به خیلی قبل تر و در اولین دهه قرن بیستم و در زمان توسعه ارزیابی های مربوط به تشخیص آبله بر  میگردد. در واقع، قبل از بوردت و جینگو، وسمن اولین فردی بود که در سال 1906 واکنش فیکساسیون کمپلمان را  برای تست جدید در جهت تشخیص آبله با استفاده از عصاره کبدی جنین مرده مبتلا به آبله ارثی به عنوان منبع آنتی ژن به کار برد  (2). این منبع آنتی ژنی خیلی زود بوسیله لندستینر با عصاره الکلی حاصل از قلب گاو مبتلا به آبله جایگزین شد. لندستینر کسی بود که بعدها آزمایش آزمایشگاه تجسس بیماری‌های آمیزشی (VDRL) را طرح ریزی کرد. سپس در سال 1941 پانگبورن فسفولیپیدهای میتوکندریایی را به عنوان منبع اصلی آنتی ژن حاصل از عصاره گاوی توصیف کرد که به دلیل اینکه از قلب منشا می گرفت کاردیولیپین نامیده شد (3). این بهبود در روند آزمایش منجر به توسعه آزمایش های دقیق تر آبله با استفاده از کاریدولیپین خالص سازی شده گردید (4). سپس مشخص شد که در واقع کاردیولیپین یک فسفاتیدل گلیسرول است اگرچه ما همچنان نام کاردیولیپین را به کار میگیرم.

5 نتیجه گیری

به طور کلی در طی 30 سال اخیر پیشرفت هایی در مورد تشخیص زیستی APS و کشف نقش مرکزی aβ2-GPI در APS وجود داشته است. این مورد منجر به قرار گرفتن اتوانتی بادیهای aβ2-GPI G/M به عنوان معیار تشخیص APS در سال 2006 شده است اما این امیدواریها کامل نبوده و بهبودهایی از آن زمان صورت گرفته است.

Abstract

Recent advances allow us to propose antibodies targeting beta-2-glycoprotein I (β2-GPI) as the most specific antibodies associated with anti-phospholipid syndrome (APS). Therefore, there is now a crucial need for powerful biological assays to adequately monitor them. It is well established that these antibodies recognize mainly cryptic epitopes, which requires a great deal of consideration in the choice of laboratory tests to identify these antibodies. To this end, an update on the pathophysiological role of β2-GPI and a meta-analysis were conducted providing an overview of the current progress towards anti-β2-GPI detection.

1 History and STATE of the art

1.1 From syphilis diagnosis to the anti-cardiolipin autoantibodies

While the definition of the antiphospholipid syndrome (APS) was established in 1999 [1], the biological history of the antiphospholipid antibodies (APLA) started long before that in the first decade of the 20th century with development of assays for the diagnosis of syphilis. Indeed, Wassermann was the first in 1906 to apply the complement fixation reaction, previously described by Bordet and Gengou, in a new test for the diagnosis of syphilis using fetal liver extracts from dead embryos with congenital syphilis as an antigenic source [2]. This antigenic source was shortly replaced with an alcoholic extract from nonsyphilis beef heart by Landsteiner who had then developed the Venereal Disease Research Laboratory Test (VDRL). Later on in 1941, Pangborn characterized mitochondrial phospholipids, called cardiolipin because of its cardiac origin, as the main antigenic source from the beef extract [3]. This improvement led to the development of more accurate syphilis tests using purified cardiolipin [4]. It was then shown that cardiolipin was in fact phosphatidylglycerol, though we kept the cardiolipin appellation.

5 Conclusion

In conclusion, several advancements were made in the biological diagnosis of APS over the last thirty years and the discovery of the central role played by aβ2-GPI in APS. This has led to the inclusion of aβ2-GPI G/M autoantibodies in the APS diagnostic criteria of 2006 with high hopes, but those hopes have been incompletely satisfied while some improvements were made since that time.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اخبار و فراتحلیل در مورد آنتی بادی های آنتی بتا 2 آنتی گلیکوپروتئین I و تعیین آنها

News and meta-analysis regarding anti-Beta 2 glycoprotein I antibodies and their determination

واکنش های ژنی تنش میان نسلی و چند نسلی به حشره کش اتوفن پراکس در فولسومیا کاندیدا

Transgenerational and multigenerational stress gene responses to the insecticide etofenprox in Folsomia candida (Collembola)

چکیده
مقدمه
2- مواد و روش‌ها
2-1- آزمایش ارگانیسم
2-2- تست خاک و مواد شیمیایی
2-3- گروه‌های تیمار و طراحی آزمایش
2-4- استخراج RNA
2-5- بررسی کیفیت RNA
2-6- سنتز cDNA
2-7- آنالیز بیان ژن
2-8- بخش آماری
3- نتایج
3-1- آثار اکوتوکسیکولوژی
4- بحث
4-1- اکوتوکسیکولوژی
4-2- بیان ژن
5- نتیجه‌گیری
منابع

چکیده

قرارگیری در معرض حشره‌کش ممکن است آثار میان‌نسلی و چندنسلی را در جمعیت‌ها ایجاد نماید، اما مکانیسم‌های مولکولی این تغییرات تا حد زیادی ناشناخته باقی‌مانده است. اکثر مطالعات بر روی مکانیسم‌های میان‌نسلی یا چند‌نسلی متمرکز شده‌اند اما از جنبه‌های مقایسه‌ای آنها غافل مانده‌اند. این مطالعه بررسی کرد که آیا حشره‌کش پیرتیروئید اتوفن‌پراکس (فرمولاسیون EC 30 تربون®) آثار میان‌نسلی و یا چند‌نسلی بر روی بقا و تولید مثل فولسومیا کاندیدا(کولمبولا) دارد یا خیر. فعال سازی ژن‌های وابسته به تنش برای کشف اینکه اتوفن‌پراکس بیان ژن‌های وابسته به تولید مثل را در تیمارهای میان و چند‌نسلی تغییر می‌دهد یا خیر، بررسی گردید. یک مطالعه‌ی آزمایشگاهی برای سه نسل با غلظت‌های حشره‌کش در خاک لوفا2.2 انجام گرفت. در تیمار چند نسلی، تنها نسل والدین (P) مورد بررسی قرار گرفت، اما برای نسل‌های بعدی چنین نبود. در تیمار چندنسلی، هر سه نسل در یک روش مشابه در معرض حشره‌کش قرار گرفتند. قرارگیری در معرض حشره‌کش موجب کاهش آثار تولیدمثل در طول نسل‌ها می‌شود و پیشنهاد می‌شود که فولسومیا کاندیدا قادر به سازگاری با افزایش سطح غلظت اتوفن‌پراکس در طولانی مدت در طی چندین نسل است. در تیمار میان‌نسلی، بیان پروتئین شوک حرارتی 70 در بالادست و سیتوکروم اکسیداز 1v4N6 در پایین دست در دوز وابسته به نسل F2 تنظیم گردید. این یافته‌ها احتمال وراثت اپی‌ژنتیکی آثار حشره‌کش بر والدین را بالا می‌برد. بعلاوه، بیان سیتوکروم اکسیداز 1v4N6 برخلاف تیمارهای میان و چند‌نسلی تنظیم شد. نتایج ما توجهات را به سمت اختلاف پاسخ‌ها در سطح مولکولی فلوسمیا کاندیدا به قرارگیری در معرض اتوفن‌پراکس میان و چند‌نسلی جلب می‌نماید.

5- نتیجه‌گیری

حشره‌کش اتوفن‌پراکس، در فرمولاسیون تربون ® 30EC، نشان داد که در دو نسل میان نسلی و چندنسلی بر روی فلوسومیا کاندیدا اثر داشته است. در تیمار میان نسلی، اثرات روی زنده‌ها و تولیدمثلی در نسل اول مشاهده شد، اما این یافته ممکن است ناشی از قرارگیری مستقیم نابالغ‌های نسل اول در معرض حشره‌کش باشد. اثرات تراریخته‌ی ظاهری اتوفن‌پراکس در رونویسی پروتئین شوک گرمایی 70 و سیتوکروم اکسیداز 1v4N6 در نسل دوم بدست آمد. بیان پروتئین شوک گرمایی70 در بالادست و سیتوکروم اکسیداز 1v4N6در پایین دست به صورت وابسته به دوز و بدون اثر مستقیم آفت‌کش تنظیم شدد. مطالعه‌ی بیشتر مکانیسم‌های مولکولی در پس تغییرات بیان سیتوکروم اکسیداز 1v4N6و پروتئین شوک گرمایی70 نیاز است. اثرات چندنسلی به عنوان اثر کاهشی روی تولیدمثل (تعداد نابالغ‌ها) در نسل اول و دوم بیان شده است. پاسخ‌های سلولی به اتوفن‌پراکس در تیمارهای میان نسلی و چندنسلی ظاهر شد و حساسیت بالایی را نشان داد. مقدار RNAی بدست آمده در تمام تیمارها به طور وابسته به دوز کاهش یافت(به جز در نسل میان نسلی2). که حاکی از ضعف سلامتی کولمبولانس‌های در معرض اتوفن‌پراکس است. الگوهای ترانسکریپتومی ژن‌های تنش می‌تواند حاکی از تنش اتوفن‌پراکس در جمعیت باشد. ژن پروتئین شوک گرمایی70 نشان دهنده‌ی تنش عمومی است اما ژن سیتوکروم اکسیداز 1v4N6در ارتباط با سم‌زدایی زنوبیوتیک‌های دارای پیوند استری است. ژن‌های فعال شده در تیمار میان نسلی و کاهش مهار تولیدمثل در تیمار چندنسلی مشابه به مرحله‌ی اول مقاومت یا سازگاری است.

Abstract

Insecticide exposure may cause both transgenerational and multigenerational effects on populations, but the molecular mechanisms of these changes remain largely unclear. Many studies have focused on either transgenerational or multigenerational mechanisms but did neglect the comparative aspects. This study assessed whether the pyrethroid insecticide etofenprox (formulation Trebon® 30 EC) shows transgenerational and/or multigenerational effects on the survival and reproduction of Folsomia candida (Collembola). The activation of stress-related genes was studied to detect whether etofenprox modifies the expression of reproduction-associated genes in trans- and multigenerational treatments. A laboratory study was carried out for three generations with five insecticide concentrations in LUFA 2.2 soil. In the transgenerational treatment, only the parent generation (P) was exposed, but the subsequent generations were not. In the multigenerational treatment, all three generations were exposed to the insecticide in the same manner. Multigenerational exposure resulted in reduced reproduction effects over generations, suggesting that F. candida is capable of acclimating to enhanced concentration levels of etofenprox during prolonged exposure over multiple generations. In the transgenerational treatment, the heat shock protein 70 was up-regulated and cytochrome oxidase 6N4v1 expression down-regulated in a dose-dependent manner in the F2 generation. This finding raises the possibility of the epigenetic inheritance of insecticide impacts on parents. Furthermore, CYP6N4v1 expression was oppositely regulated in the trans- and multigenerational treatments. Our results draw attention to the differences in molecular level responses of F. candida to trans- and multigenerational etofenprox exposure.

5- Conclusions

The insecticide etofenprox, in the formulation Trebon® 30 EC, showed both transgenerational and multigenerational effects on F. candida. In the transgenerational treatment, effects on survival and reproduction were observed in the F1 generation, but this finding may be due to direct exposure of the F1 juveniles to the insecticide. Apparent transgenerational effects of etofenprox on the transcription of HSP70 and CYP6N4v1 were found in the F2 generation. The HSP70 expression was upregulated and the CYP6N4v1 down-regulated in a dose-related manner without direct pesticide exposure. Further study of the molecular mechanisms behind the observed HSP70 and CYP6N4v1 expression changes is required. Multigenerational effects are expressed as a reduced effect on reproduction (juvenile numbers) at F1 and F2 generations. Cellular responses to etofenprox appeared both in transand multigenerational treatments, and showed high sensitivity. The obtained amount of RNA was decreased in all treatments in a doserelated manner (except in TF2 generation), suggesting poor health of the etofenprox-exposed collembolans. The stress-connected genes reacted with a dose-related increase to etofenprox exposure, which suggests that the population could be more resistant to further insecticide exposure or other environmental stress factors. The transcriptomic patterns of the stress genes could indicate an etofenprox stress of the population. The HSP70 gene indicates general stress, but the CYP6N4v1 gene is connected with the detoxification of ester bond-containing xenobiotics. The activated genes in the transgenerational treatment and the reduced inhibition of reproduction in the multigenerational treatment both resemble an early stage of resistance or acclimation.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

واکنش های ژنی تنش میان نسلی و چند نسلی به حشره کش اتوفن پراکس در فولسومیا کاندیدا

Transgenerational and multigenerational stress gene responses to the insecticide etofenprox in Folsomia candida (Collembola)