مهندسی پروتئین/protein engineering

مهدسی پروتئین طراحی آنزیم ها و پروتئین های جدید و دلخواه است بر اساس کاربرد ها و عملکردهایی که مدنظر ماست. این علم با استفاده از تکنولوژی DNA،برای تغییر دادن در سکانس آمینواسیدهای یک پروتئین خاص است.اولین مقاله های منتشر شده در زمینه مهندسی پروتئین به دهه1980 برمیگردد.چشم اندازهای فعلی و آینده مهندسی پروتئین عبارتند از: کریستالوگرافی با استفاده از اشعه X،سنتز شیمیایی DNA،مدلسازی کامپیوتری ساختار درهم پیچیده  پروتئین (folding structure)،و همچنین ترکیب اطلاعات ساختار کریستالی و شیمیایی پروتئین با سنتز ژن های مصنوعی که بعنوان یک رویکرد قوی برای بدست آوردن پروتئین هایی با خواص مطلوب درنظر گرفته شده است.امروزه روش ها و کاربردهای مهندسی پروتئین در تکنولوژی های مختلفی مطرح است که بسیار گسترده شده اند.

مهندسی پروتئین کاربردهای مختلفی در زمینه های پزشکی،نانوتکنولوژی،تولید بیوپلیمرها و آنزیم ها و.. دارد.

اندازه و آرایش فضایی مولکول های پروتئینی را نیز می توان با روش های مهندسی پروتئین تغییر داد. چنین تغییراتی عمدتا برای بررسی ارتباط ساختار و عملکرد به کار می رود. برای رسیدن به این هدف می توان از چند روش استفاده کرد.

جهش های نقطه ای

با جابجایی یک آمینو اسید با آمینو اسید دیگر در جایگاهی خاص از سکانس آمینواسیدی، می توان تغییراتی را در ساختمان پروتئین اعمال کرد که این تغییرات عملکرد آن پروتئین را تحت تاثیر خود قرار می دهد.  

جهش های حذفی:

علاوه بر جایگزینی آمینواسیدها می توان با حذف آمینواسیدها بصورت تکی یا گروهی از توالی پروتئینی، پروتئین های جدید ایجاد کرد. به این روش جهش حذفی گفته می شود. این روش، روشی موثر برای ایجاد پروتئین هایی کوچکتر است که تنها حاوی یک یا چند بخش از پروتئین اصلی می باشد.

پروتئین های هیبریدی:

می توان توالی آمینواسیدی یک پروتئین را به پروتئین دیگر جوش داد که به این ساختمان پروتئینی جدید، پروتئین هیبرید یا کیمریک گفته می شود که بطور کلی ویژگی های هر دو ساختمان را داراست. پروتئین های هیبریدی بطور گسترده ای در مطالعه اینترکش بین دو یا چند پروتئین به کار می رود.

یکی از کاربردهای مهندسی پروتئین، ایجاد پروتئین های درمانی با ویژگی های بهبود یافته مثل انحلال پذیری بالاتر و یا پایداری بیشتر می باشد. همچنین از این روش برای رسیدن به فعالیت های بیولوژیکی جدید نیز استفاده می شود مثل تولید آنتی بادیهای کاتالیتیک، آنتی بادیهایی که قادر به کاتالیز واکنشی خاص می باشند.

اگر در زمینه مهندسی پروتئین علاقه مندین پیشنهاد میکنم به سایت زیر که مربوط به ژورنال آکسفورد در این زمینه مراجعه کنین:

(Peds(protein engineering design and selection

بیوسنسور ها / biosensors

امروزه در زمينه هاي مختلفي از جمله پزشكي، صنايع شيميايي، صنايع غذايي، مانيتورينگ محيط زيست و توليد محصولات دارويي و بهداشتي از بيوسنسورها بهره  مي گيرند. اين سنسورها ابزاري توانمند جهت شناسايی مولکولهای زیستی می باشند.

در یک بیوسنسور،عنصر حسگر که به ماده ای بیولوژیکی پاسخ می دهد،دارای طبیعت بیولوژیکی است. این عنصر باید به نوعی مبدل متصل شود تا یک پاسخ قابل مشاهده با چشم را تولید کند. بیو سنسور به طور کلی به احساس و اندازه گیری مواد شیمیایی خاصی که ممکن است فیزیولوژیکی نیز باشد،مربوط می شوند معمولا این مواد را سوبسترا می نامند،در حالی که واژه ی کلی تر آن آنالیت است. طبق یک تعریفی به بیوسنسور،الکترود آنزیمی گفته می شود.یا هرگونه دستگاهی که از واکنش های بیوشمیایی خاص برای تشخیص ترکیبات شیمیایی در نمونه های بیولوژیکی استفاده می کند.

 به طور کلی هر بیوسنسور شامل اجزای زیر می باشد:

1-آنالیت2 -عناصر بیولوژیکی 3-مبدل 4-پردازشگر5-نمایشگر

در شکل زیر همه اجزای آن نمایش داده شده:

 در حال حاضر بيوسنسورهاي گلوكز از موفق ترين بيوسنسورهاي موجود در بازار هستند كه به اندازه گيری غلظت گلوكز خون مي پردازند .اين ابزار به بيماران مبتلا به ديابت كمك مي كند تا در طول روز به سنجش سطح گلوكز خون خود پرداخته و در زمانهاي مورد نياز انسولين تزريق كنند.

 بیوسنسورها برحسب کاربرد انواع مختلفی دارند:

1-Calorimetric :اگر آنزیم کاتالیزر واکنش گرما زا باشد، دو دما یاب برای اندازه گیری تفاوت مقاومت بین واکنش دهنده ها و محصولات و همچنین، غلظت آنالیت استفاده می شود.

 :Potentiometric-2برای اندازه گیری ولتاژ بکار می رود و تغییرات در توزیع بار با استفاده از الکترودهای یونی انتخابی، شناسایی شده است.مانند دستگاه سنجشPH 

Amperometric-3:برای اندازه گیری تغییرات در جریان بکار می رود.

Optical-4:برای اندازه گیری تغییرات در جذب نور بکار میرود.

Piezoelectric-5 : برای اندازه گیری تغییرات در فرکانس متناسب با جرم مواد جذب شده بکار میرود.