بیوشیمی

بیوشیمی برای همه

واحد Svedberg

نویسنده:
10 آگوست 15

نگین شریفی، دانشجوی رشته ی پزشکی

واحد Svedberg یک واحد غیر SI برای ته نشین شدن می باشد. سرعت ته نشین شدن برای یک ذره با سایز و شکل معین مشخص می کند که آن ذره با چه سرعتی ته نشین می شوند. سابقا سرعتی که در ان مولکولی در اثر نیروی سانتریفیوژ در ته لوله آزمایش رسوب می کرد ، به عنوان سرعت ته نشین شدن در نظرگرفته می شد. Svedberg از نظر فنی معیاری برای اندازه گیری زمان است و مقدار عددی معادل 10−13 ثانیه تعریف شده است.

واحد Svedberg  میزان سایز ذره  را بر اساس سرعت حرکت آن در لوله آزمایشگاه و تحت  نیروی بالای گرانش بدست می دهد. این واحد نباید با واحد Sievert  در سیستم SI و یا واحد Sverdrup  در سیستم غیر SI اشتباه گرفته شود.

نامگذاری

به خاطر فعالیتهای او بر روی کلوئیدها و ابداع روش التراسانتریفیوژ می باشد. 50S بخش بزرگتر تشکیل دهنده ریبوزوم نامگذاری این واحد به افتخار SwedishchemistTheodor Svedberg  ، برنده جایزه نوبل شیمی در سال 1926 و 70S در پروکاریوتهاست. این بخش محل مهارکننده در مقابل آنتی بیوتیکهایی مانند ماکرولیدها و کلرامفنیکل و کلیندامایسین و پلوروموتیلین هاست. این بخش شامل 5S RNAریبوزومی و23S  RNA ریبوزومی است.

فاکتورهای تاثیرگذار

ضریب Svedberg یک واحد غیرخطی است. جرم، چگالی و شکل یک ذره تعیین کننده واحد S می باشد. این واحد به نیروهای بازدارنده حرکت ذره بستگی دارد که آن هم متاثر از میانگین ناحیه برش عرضی ذره  می باشد. ضریب ته نشین شدن نسبت سرعت یک جسم در حال سانتریفیوژ به شتاب آن جسم در واحدهای قابل قیاس می باشد. ذره A با ضریب ته نشینی 26 S (26×10−13 s) با سرعت 26 میکرومتر بر ثانیه تحت تاثیر شتابی معادل یک میلیون جاذبه است. شتاب سانتریفیوژی تحت عنوان rω2  عنوان میشود; جایی که  معادل فاصله شعاعی از محور چرخش و ω  سرعت زاویه ای در زاویه مرکزی قوس دایره بر ثانیه می باشد.

ذرات سنگین تر تمایل بیشتری برای ته نشین شدن سریع تر دارند در نتیجه ارزش Svedberg  بالاتری دارند.توجه داشته باشید که واحد Svedberg   واحدهای افزاینده مستقیم نیستند تا وقتی که سرعت ته نشین شدن را مشخص می کنند و نه وزن را.

کاربرد

به طور کلی، همه ضرایب ته نشین شدن در واحدهای Svedberg ظاهر می شود.

Svedberg سابقا مهم ترین معیار برای تمایز بین ریبوزوم ها بود. ریبوزوم ها از دو کمپلکس سابیونیت تشکیل شده اند، هر کدام از آنها شامل rRNA  و ساختارهای پروتیینی می باشند.در پروکاریوتها (باکتری)، سابیونیتها به خاطر سایزشان در واحدهای Svedberg ، 30S و 50S نامیده شده اند. این سابیونیتها از سه فرم مختلف rRNA شامل 16S, 23S و 5S تشکیل شده اند.

برای ریبوزومهای باکتریایی ، التراسانتریفیوژ ریبوزومهای70S خالصی  را بدست می دهد که به خوبی سابیونیتهای ریبوزومی تفکیک شده ، سابیونیت بزرگتر(50S) و سابیونیت کوچکتر(30S)  می باشند. درون سلولها به صورت طبیعی ریبوزومها به صورت مخلوطی از سابیونیتهای متصل و جدا می باشند. بزرگترین ذرات ( ریبوزومهای کامل) نزدیک ته لوله آزمایش رسوب میکنن  درحالیکه  ذرات کوچکتر ( سابیونیتهای جدای 50S و (30S در قسمتهای بالایی حضور دارند.

مولکولtRNA

نویسنده:
10 آگوست 15

حسین احدی 

 

هر مولکولtRNA تقریبا از 75 نوکلئوتید تشکیل شده است.
تاکنون توالی چند صد tRNA مربوط به جانداران مختلف تعیین شده است.طبق این تحقیقات هر مولکول tRNA داری 73 تا 93 نوکلئوتید میباشد.گرچه توالی دقیق نوکلئوتید های tRNA متفاوت است ولی جایگاه های خاصی در کلیه مولکول های tRNA به توالی حفظ شده اند.برای مثال انتهای 3کلیه tRNAها به توالی CCA ختم می شود و انتهای 5 این مولکول ها شامل یک گروه منوفسفات است که اغلب G می باشد.

یکی از ویژگی های انواع tRNA وجودمقادیر زیاد بازهای غیرعادی در آنها است.منظور از کلمه غیرعادی بازهایی بجزA،G،CیاU است.بسیاری از بازهای غیرعادی تنها بواسطه وجود یک یا چند گروه متیل با بازهای عادی تفاوت دارند.پس از ایجاد پیوندهای فسفودی استر بین نوکلئوتیدها،آنزیمهای اختصاصی گروه های متیل به آنها اضافه می کنند.با وجود اینکه عمل اکثر بازهای غیرعادی تاکنون شناسایی نشده است،گفته می شود که بعضی از آنها دارای عمل تنظیمی مهمی در tRNA هستند.

ساختمان 6 نوکلئوتید تغییریافته که در tRNA آلانین مخمر و سایر tRNAها یافت می شود:

نمایش مولکول های tRNA به صورت برگ شبدری:
اگرچه مولکول های tRNA تک رشته ای هستند ولی بیشتر بازهای موجود در آنها با پیوند هیدروژنی به یکدیگر متصل شده اند.در نواحی مکمل در اثر تاخوردگی های سنجاق سری،بازهای موجود در یک رشته کنار هم قرار میگیرند و ساختمان مارپیچ مضاعف را پدید می آورند.نوکلئوتیدهایی که مکمل نیستند جهت واکنش با مولکول های دیگر در حین پروتئین سازی شرکت می کنند.هر برگ شبدری حاوی چهار ساقه که از طریق پیوند هیدروژنی به هم وصل شده اند.

چند نکته در مورد ساختار برگ شبدری:
-انتهای 3 مولکول tRNA دارای توالی CCA بوده و اسیدآمینه به نوکلئوتید A انتهای 3 متصل می شود.

-به هنگام حرکت از 3 به طرف 5،اولین حلقه مولکول tRNA به احتمال زیاد برای اتصال این مولکول به سطح ریبوزوم می باشد.( حاوی 7 نوکلئوتید)

-بعد از حلقه اول حلقه دوم قرار دارد که به آن حلقه اضافی یا متغیر هم گفته می شود.

-حلقه سوم آنتی کدون را داراست که سه باز آنتی کدون با سه باز کدون بر روی mRNA جفت می شوند.(حاوی 7 نوکلئوتید)

-حلقه چهارم یا D دارای باز تغییریافته ای به نام هیدرویوراسیل می باشد.(حاوی 8 تا 12 نوکلئوتید)

-تقریبا نوکلوتیدهایی که در tRNAهای مختلف یکسان اند،در نواحی فاقد پیوند هیدروژنی یافت می شوند.

ساختمان سه بعدی tRNA فنیل آلانین مخمر:

کشف طرح برگ شبدری به تنهایی چگونگی آرایش فضایی حلقه های مختلف tRNA را در فضا نشان نمی دهد.تنها با بررسی بلورهای آنها به کمک تفرق اشعه X می توان آرایش فضایی این مولکول را نشان داد.خوشبختانه بلورهای بسیار خوبی که از tRNA فنیل آلانین مخمر توسط چند آزمایشگاه تهیه شد،ساختمان سه بعدی مولکول فوق را در حد اتمی نشان داد و تمامی ساقه های مارپیچ مضاعفی که در مدل tRNA فنیل آلانین پیش بینی شده بود مشاهده گردید.

علاوه بر پیوندهای هیدروژنی که سبب جفت شدن بازها درساقه ها می شوند،پیوندهای هیدروژنی دیگری وجود دارند که سبب تاخوردگی ساختمان برگ شبدری بر روی خود و به وجود آوردن ساختمان سوم مولکول به شکل L می شوند.

طراحی پرایمر

نویسنده:
10 آگوست 15

علیرضا مبهوت، رشته پزشکی

Oligonucleotide ها که غالباً پرایمر خوانده می­شوند نوکلوئیک اسیدهای کوتاه و تک رشته­ای هستند که از DNA و RNA به منظور اتصال به رشته مکمل خود سنتز می­شوند. پرایمرها یک مکان هدف دارند که آن مکان به عنوان نقطه آغاز پلیمراز عمل کرده و پلیمراز آن نقطه را شناسایی کرده و با استفاده از قطعات DNA به گسترش زنجیره می­پردازد.

DNA شامل دو رشته استاندارد می­باشد که یکی از آنها sense و دیگری anti sense نامیده می­شود. این دو رشته مکمل یکدیگرند. در طول PCR باندهای هیدروژنی شکسته می­شوند و دو رشته از هم جدا می­شوند. این عمل به پرایمر اجازه می­دهد تا به منطقه هدف DNA متصل شود. یک پرایمر به رشته استاندارد sense متصل می­شود و پرایمر دیگر به رشته anti sense اتصال می­یابد.

وقتی که پرایمرها برای PCR طراحی می­شوند باید یک سری ملاحضات در نظر گرفته شود از جمله: تعداد پرایمرهای مورد نیاز، طول پرایمرها، انتهای 3’ و 5’، جهش در پرایمر، دمای ذوب پرایمر، تعداد نوکلئوتیدهای G-C و فاصله میان رفت و برگشت پرایمرها.

بيوانفورماتيك روشي علمي است که  تكنولوژي  اطلاعات  را  در  جهت  سازمان دهي،  تحليل  و  تعميم  اطلاعات  زيستي در راستاي  پاسخ  به مجموعه اي  از سؤالات  زيستي  بكار  مي گيرد. بيوانفورماتيك  همچنين  شامل  جمع آوري،  سازماندهي، ذخيره سازي و بازيافت  اطلاعات  زيستي  از  بانكهاي  اطلاعاتي  است . با  توجه  به  اينکه  انتخاب  و  طراحي  پرايمر  مناسب براي PCR، oligo hybridization و DNA sequencing ضروري  مي باشد،  برنامه هاي  بيوانفورماتيك  گوناگوني  جهت  طراحي جفت پرايمر از توالي هاي ژنتيكي وجود دارد با اين وجود در زمان يك آزمايش مهم PCR معمولا استفاده از بر نامه هاي مختلف  وکليه  حواس  و  تجربيات  آزمايشگاهي جهت  مقايسه  و  انتخاب بهترين پرايمر ارزش صرف وقت را دارد.

نرم افزارهاي طراحي پرايمر :

برنامه هاي متعدد متفاوتي امروزه براي طراحي پرايمر در دسترس مي باشد . نرم افزارهاي با استفاده آزاد، در اينترنت قابل دسترسي مي باشند و تعداد زيادي از سايتهاي دانشگاههاي مختلف وجود دارد که مي­توان با وارد شدن به آنها اقدام به آناليز تواليهاي پروتئيني و اسيد نوکلوئيكي نمود. اين نرم افزارها پكيجي هستند که شامل آناليز هاي DNA و پروتئين، تعيين ساختار دوم پروتئين ها، طراحي پرايمر، مدلسازي مولكولي، طراحي استراتژي هاي کلونينگ، ترسيم پلاسميد و آناليز آنزيمهاي محدود کننده مي باشد.

راهنماي طراحي و استفاده از پرايمر :

DNA الگووپرايمرها بايد با جزئيات بيشتري مورد نظر قرار بگيرند. کارآمدي وحساسيت PCR  بطور قابل ملاحظه اي به کارآيي پرايمر ها وابسته است.  توانايي استفاده از يك اليگونوکلئوتيد بعنوان پرايمر به چندين عامل بستگي دارد که عبارتند از: 1)  حرکت شناسي اتصال و جداشدن  primer-template در درجه حرارت annealing و extension، 2) اتصال ناجور از نظر پايداري و مكان اتصال نوکلئوتيدها، 3) ميزان کارآيي پليمراز در تشخيص و تصحيح اتصالات ناجور در دو رشته DNA. شايد مهمترين پارامتر موفقيتPCR  طراحي پرايمر باشد. در شرايط مطلوب، طراحي ضعيف پرايمر ميتواند منجر به عدم کارکرد PCR شود. توالي پرايمر چند چيز از جمله طول محصول، melting temperature و محصول نهايي را تعيين ميكند. طراحي بد پرايمر مي تواند منجر به توليدکم و يا عدم توليد محصول مطلوب، توليد محصولات غير اختصاصي و يا تشكيل primer-dimer شود که با توليد محصول اصلي رقابت کرده و توليد آنرا سرکوب مي نمايد. توالي پرايمرهاي استفاده شده مي تواند تاثير بسزايي درحساسيت و اختصاصي عمل آردن واکنش داشته باشد. در زمان انتخاب پرايمرها بايد رهنمونهاي زير مد نظر قرار گيرد:

 

طول پرايمر:

از آنجايي که اختصاصي عمل کردن و، دما و زمان annealing هر دو تا حدي وابسته به طول پرايمر است، اين فاکتور براي PCR موفق نقطه بحراني محسوب ميشود. جهت مطالعات معمول پرايمرهاي داراي طول 30- 18 نوکلئوتيد مناسبترين هستند.  پرايمر بايد داراي حداقل ١٨ نوکلئوتيد جهت جلوگيري از مشكلات زمان هيبريد شدن باشد. همچنين بايد از تواليهاي بلند نوکلئوتيد بويژه C یا G به تعداد چهار عدد يا بيشتر خودداري نمود.

نقطه ذوب (Tm):

بهترين بازه دماي ذوبOC  58-52 مي باشد که عموما براي بدست آوردن بهترين محصول دماي پايين تر از اين محدوده دمايي مناسب نمي باشد. در عين حال بايد از طراحي پرايمرهايي با دماي ذوب بالاتر از  65OC نيز بخاطر پتانسيل secondary annealing اجتناب شود. به همين علت در پروسه تعيين سكانس نوکلئوتيدها در واکنش sequencing، دماي annealing و extension، 60°C پيشنهاد ميشود. محاسبه حدود تقريبي کاربردي دماي واسرشتي از فرمول Wallace، Tm = 2(A+T) + 4(G+C) (عموما براي 30-18 نوآلئوتيد قابل استفاده مي باشد) محاسبه  مي شود. که با استفاده از دماهاي حول وحوش دماي محاسبه شده، دماي مناسب تخمين زده ميشود.

تعداد نوآلئوتيدهاي G ، C(موثر بر  Ta و Tm):

پرايمرها بايد داراي محتواي GC بين 60-45 درصد باشند. براي پرايمرهايي با محتواي GC  کمتر از ٥٠ % ضروري است داراي تعداد بازهاي بيشتر از ١٨ باشند تا دماي ذوب بالاي حداقل ممكن يعني 50°C قرار گيرد. محتواي GC، دماي ذوب و دماي هم سرشته سازي پرايمرها کاملا بهم وابسته اند.

توالي 3′-End :

بدرستي مشخص است که وضعيت انتهاي 3′ پرايمر براي کنترل اشتباه اوليه بسيارحياتي است. پرايمرها بايد در انتهاي 5′ نسبت به انتهاي 3′ خود چسبنده تر باشند. يك انتهاي چسبنده 3′ با تعداد بالاي GC  نشان دهنده اينست که پرايمر مي تواند به DNA الگو بطور مستحكم بچسبد. اما با در نظر گرفتن اين شرط وجود  Gو C در انتهاي 3′  مطلوب است. اين گيره GC از ايجاد باندهاي ثانويه قلابي جلوگيري ميكند. رهنمود عملي اينست که از ميان سه نوآلئوتيد انتهاي’3 دو نوکلئوتيد G یا  C مي تواند مناسب باشد.

دايمرها و شروع اشتباه علت ايجاد نتايج گمراه کننده:

پرايمرها نبايد داراي بازهاي مكمل يكديگر باشند و همچنين نبايد ساختارهاي سنجاقي شكل ايجاد کنند. اگر اين ساختارها وجود داشته باشند يك پرايمر روي خود تاخورده و از ايجاد محصول جلوگيري ميكند . سنجاقهايي که در  کمتراز 50°C شكل مي گيرند مشكل محسوب نمي شوند. ضمنا پرايمرها نبايستي شامل تواليهاي نوکلئوتيدي باشند که باعث اتصال با خود پرايمر ويا پرايمر ديگر شوند. (تشكيل پرايمردايمر).

اختصاصي بودن:

همان گونه که ذکر گرديد اختصاصي بودن واکنش تا حدي به طول پرايمر وابسته است. بديهي است که پرايمري با 24 نوکلئوتيد از پرايمري با ١۵ نوکلئوتيد اختصاصي تر عمل مي نمايد. همچنين پرايمر ها بايد طوري انتخاب شوند که در روي  DNA الگو تنها يك مكان براي اتصال داشته باشند. طراحي پرايمري با تكرر زياد تواليها منجر به ايجاد اسميري از محصولات مختلف مي شود.  بنابراين يك جفت پرايمر مناسب بايد تنها ايجاد يك باند نهايي نمايد.

پرايمرهاي Degenerate:

پرايمرهاي  Degenerate که مبتني برتوالي اسيدهاي آمينه هستند و منطقه خاصي را مي پوشانند براي جستجوي خانواده­هاي ژني و يا شناسايي ويروسهاي جديد هم خانواده و هم جنس استفاده ميشوند.

توالي پرايمر مكمل:

تواليهاي پرايمرها را بايد طوري طراحي کرد که حداکثر واجد ٣ جفت باز همولوگ در توالي خودباشند. در صورت مكمل بودن بازهاي مياني دو پرايمر با يكديگر امكان اتصال اين پرايمرها وجود دارد. و اگر اين همانندي باز ها در انتهاي 3′ باشد احتمال ايجاد پرايمر دايمر وجود دارد.

پيشنهادات ديگر:

غلظت پرايمر موجود در واکنش بايد بين 0.1 و 0.5 ميكروليتر باشد. در صورت امكان توسط جستجوي کامپيوتري بايد مشخص نمود که پرايمر و بخصوص 10-8 باز اوليه آن با انتهاي 3′ وکتور و يا  DNA insert همخواني دارد. Inosine نبايد در توالي پرايمر وجود داشته باشد توصيه مي گردد در صورتي که استفاده از پرايمرهاي منتشر شده مورد نظر است، حتما قبل از طراحي و سفارش ساخت با استفاده از برنامه Blast N بانكهاي ژني را جستجو نمود تا از کيفيت پرايمر طراحي شده و عدم مشابهت آن با ژنوم ميزبان اطمينان حاصل شود، ضمن اينكه امكان وارد نمودن نوکلئوتيدهاي دژنره جهت پوشش تمام عيار DNA  هدف امكان پذير مي باشد.

منابع:

-Binas M (2000). Designing PCR primers on the web. Biotechniques 29: 988-990.[Pubmed]

-Dieffenbach CW, Lowe TMJ, Dveksler GS (1995). General Concepts for PCR Primer Design. In: PCR Primer, A Laboratory Manual, Dieffenbach CW, Dveksler GS Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 133-155.

-Erlich HA, Gelfand D, Sninsky JJ (1991). Recent advances in the polymerase chain reaction. Science 252: 1643-1651. [Pubmed]

-Lowe T, Sharefkin J, Yang SQ, Dieffenbach CW (1990). A computer program for selection of oligonucleotide primers for polymerase chain reaction. Nucleic Acids Res. 18: 1757-1761. [Pubmed]

 

طبقه بندی آنزیم ها

نویسنده:
10 آگوست 15

مهسا سپه وندی، رشته پزشکی

آنزیم ها رابر اساس نوع واکنش طبقه بندی می کنند.نام رایج اکثر آنزیم ها نیز معرف واکنشی است که کاتالیز می کنند، به علاوه پسوند –از ، مثلا دهیدروژناز ها اتم های هیدروژن را بر می دارند، پروتئازها پروتئین ها را هیدرولیز می کنند، و ایزومرازها اشکال فضایی هندسی را باز ارایی می کنند، اسامی تغییر دهنده دیگری نیز ممکن است پیش از نام بیایند که نشانگرسوبسترا (مثل گزانتین اکسیداز)، منبع آنزیم ( مثل ریبونوکلئاز لوزالمعدی)، تنظیم آن (مثل لیپاز حساس به هورمون)، یا خصیصه ای از مکانیسم اثر آن (سیستئین پروتئاز) هستند. هنگام لزوم برای افتراق بین اشکال متعدد آنزیم ها از الفبا یا شماره گذاری آن ها استفاده می شود.

اتحادیه بین المللی بیوشیمیست ها (International Union of Biochemists) برای رفع ابهامات سیستمی پیچیده اما شفاف را برای نامیدن آنزیم ها ابداع کرد. هر آنزیم در سیستم IUB  (International Union of Biochemists) نام و شماره منحصر به فردی دارد که نشانگر نوع واکنش کاتالیز شونده  و سوبسترا های دخیل در آن است.بر این اساس آنزیم ها را به شش دسته تقسیم کرده اند:

 

Class 1

اکسیدوردوکتازها(oxidoreductase)

واکنش های اکسیداسیون و احیا را کاتالیز می کنند و شامل:

اکسیدازها : اکسیژن را به عنوان دریافت کننده الکترون به کار می برند اما اکسیژن را به مولکول سوبسترا اضافه نمی کنند.

دهیدروژنازها:از مولکول های دیگری به غیر از اکسیژن(مانند NAD) به عنوان دریافت کننده الکترون استفاده می کنند.

اکسیژناز ها: مستقیما اکسیژن را به سوبسترا ها اضافه می کنند.

پراکسیداز ها: پراکسید هیدروژن را به عنوان دریافت کننده الکترون به کار می برند.

 

CLASS 2

ترانسفراز ها (Transfrase)

انتقال اجزایی همچون گلیکوزیل، متیل و فسفریل را کاتالیز می کند و شامل:

متیل ترانسفراز ها : واحد های یک کربنه را بین سوبسترا ها منتقل می کنند.

آمینو ترانسفراز ها: NH2 را از یک اسید امینه به یک کتواسید منتقل می کند.

کیناز ها : فسفات را از ATP  به یک سوبسترا منتقل می کنند.

فسفریلازها: PO3  را از یک فسفات غیر الی به یک سوبسترا منتقل می کنند.

 

CLASS 3

هیدرولاز ها(Hydrolase)

تجزیه هیدرولیزی پیوند های C-C , C-O  , C-N  و سایرین را کاتالیز می کند و شامل:

فسفاتاز ها : سبب  حذف فسفات از یک سوبسترا می شوند.

فسفودی استراز ها : سبب شکست پیوند های فسفودی استر در اسید های نوکلئیک می شوند.

پروتئاز ها : سبب شکست پیوند آمیدی در پروتئین ها می شوند.

 

CLASS 4

لیاز ها(Lyase)

تجزیه ی C-C  , , C-O C-N و سایر پیوند ها را با حذف اتم و به جای گذاشتن پیوند دو گانه کاتالیز می کنند و شامل:

دکربوکسیلاز ها :در اثر واکنش های حذفی سبب تولید CO2  می شوند.

آلدولولاز: در اثر واکنش های حذفی سبب تولید آلدئید ها می شوند.

سنتتاز: دو مولکول را بدون دخالت ATP به یکدیگر متصل می کنند.

 

CLASS 5

ایزومراز ها(Isomerse)

تغییرات هندسی و ساختمانی درون یک مولکول واحد را کاتالیز می کنند و شامل :

راسمازها : سبب تبدیل ایزومر های D  و L به یک دیگر می شوند.

موتاز ها: سبب جا به جایی گروه ها در بین اتم های یک مولکول می شوند.

 

CLASS 6

لیگاز ها(Lygase)

واکنش به هم پیوستن مولکول به همراه هیدرولیز ATP  را کاتالیز می کند  و شامل:

کربوکسیلاز ها:CO2  را به عنوان سوبسترا به کار می برند

سنتتاز ها: با واسطه ATP. سبب اتصال دو مولکول می شوند.

سیتوکروم P450

نویسنده:
10 آگوست 15

فرزانه فرمانی، رشته پزشکی

سیتو کروم 450p یک خانواده گسترده از آنزیم های همو پروتئینی است که در تمام موجودات زنده وجود دارد.بخش بزرگی از آنزیم‌های450pوظیفه کاتالیز کردن روند اکسیداسیون ترکیبات آلی را به عهده دارند. سوبستراهادر آنزیم CYP شامل واسطه‌های متابولیک مانند لیپیدها و هورمون‌های استروئیدی، و همچنین به عنوان مواد زنوبیوتیک مانند مواد مخدر و سایر مواد شیمیایی سمی هستند.ایزوآنزیم CYPوظیفه عمده متابولیزمداروها را انجام می‌دهد. همچنین فعال شدن بسیاری ترکیبات شیمیایی در درون بدن توسط همین ایزوآنزیم‌ها انجام می‌گیرد.

وجود آنزیم‌های سیتوکروم پی۴۵۰ در همه موجودات زنده و در برخی ویروس‌ها نیز مشاهده شده‌است. تا امروز حدود ۱۱۰۰۰ گونه از این چیپ شناسایی شده است.

آنزیم های سیتوکروم 450p در تمام سر سلسله اصلی موجودات زنده یعنی یوکاریوت ها، اوباکترها و آرکئوباکترها حضور فعال دارند و بخش عمده ای از آن ها تا بحال شناسایی شده اند. اولین گزارش مربوط به فعالیت سیتوکروم توسط آقای کلین برگ و همکارانش در سال 1958 ارائه شده و ایشان وجود یک پيگمان باند شده در میکروسومال با مونواکسید کربن را گزارش کرده بود. بعدها مشخص شد این آنزیم یک پیک جذب بی نظیر در طول موج nm450 دارد و زمانی که هموپروتئین های طبیعی شناسایی شدند نام سیتوکروم 450p را برآن نهادند. حرف p هم حرف اول کلمه pigment است و به این صورت سیتوکروم 450p به عنوان یک آنزیم با قابلیت های زیادی شناسایی و بطور دائم مطالعات گسترده برای شناسایی آن ادامه پیدا کرد و تا جولای 2006 بیش از 6000 سیتوکروم 450p در سطح جهان در انسان ها، حیوانات، گیاهان یوکاریوت ها، باکتری ها و آرکئوباکترها شناسایی و نام گذاری شد. امروزه نام سیتوکروم450p به عنوان نام اصلی خانواده بزرگ هموپروتئین ها یعنی پروتئین های دارای آهن شناخته شده است و آن ها را به صورت مخفف CYP450 یا CYP هم نمایش می دهند.

ماهیت آنزیم های سیتوکروم 450p

450p ها یک مخلوطی از مونواکسیژناز دارای حدود500 اسید آمينه ویک گروه آهن در جایگاه فعال خود هستند. آنزیم های سیتوکروم 450p ها جزء آن گروه از آنزیم هایی هستند که در اکسیداسیون بعضی ترکیبات از آهن استفاده می نمایند و با محلول ساختن مواد بالقوه خطرناک و زائد در آب، براحتی شرایط اکسیداسیون آن ها را فراهم می نمایند(8 ).

450p ها تسریع کننده و تسهیل کننده و کاتالیز کننده انواع واکنشها مثل اکسیداسیون و احیا، دی آسکالاسیون، O- دی الکالاسیون، S- اکسیداسیون و هیدراکسیلاسيون می باشند. یک فرایند متداول واکنش کاتالیزی سیتوکروم عبارت است:

NADPH + H + + O2 + RH                    NADP + + H2O + R -OH

طبق مطالعات و برآوردهای انجام شده انسان ها، حداقل57 نوع ژن مختلف سیتوکروم و 33 سودوژناز در 18 خانواده و42 عضو يا زير مجموعه خانواده شناخته شده، دارند و تنوع  و اختلاف خانواده ها مربوط به فرم های مختلف این آنزیم است

یکی از مراکز اصلی این آنزیم در بدن انسان کبد می باشد و وظیفه اصلی آن ها حذف دارو و مواد سمی و شیمیایی زائد است. مطالعات انجام شده روی حیوانات نشان داده است که آنزیم های سیتوکروم 450p نقش مهمی در متابولیسم داروها و سموم شیمیایی و خارجی بر عهده دارند

انجام واکنش های کاتالیز شونده با سیتوکروم450p نیازمند یک الکترون دهنده و مولکول اکسیژن است. که الکترون دهنده در واقع NADPH یا NADP می باشد.

تقسیم بندی کلی آنزیم های سیتوکروم450p به صورت ذیل است:

1-    خانواده(Family): محتوای ژني هر خانواده سیتوکروم 450p باید دارای حداقل 40% مشابهت در اسید آمینه ها باشد. حداقل 74 خانواده سیتوکروم450p با این خصوصیات وجود دارند که 70 خانواده آن ها مربوط به انسان است. خانواده با یک شماره ایی معرفی می شود مثل CYP2 یا CYP21.

2-    اعضا و زیر مجموعه هر خانواده: زیرمجموعه یک خانواده باید حداقل 55% هویت آن ها مشابه باشد. برای معرفی اجزا یا اعضای آن خانواده بعد از نام خانواده از حروف استفاده می شود مثل CYP3A   وCYP2D.

3-    ژن های ویژه یا ایزوفرم ها: که 5 مورد از ژن های مهم در انسان هستند و برای معرفی ایزوفرم های مختلف اعضای هر خانواده بعد از نام اعضاء خانواده عدد دیگری اضافه می شود مثل CYP51A3 بدین وسیله می توانیم یک سیتوکروم را بطور کامل از روی نام گزاری آن شناسایی کنیم(8).

CYP450 در  باکتری ها

همانطور که بیان شد  CYP450در تمام سر سلسله اصلی موجودات زنده یعنی یوکاریوت ها، اوباکترها و آرکئوباکترها حضور فعال دارند که بخش عمده ای از آن ها تا بحال شناسایی شده اند. به نظر می رسد وجود این گروه آنزیم ها در یوکاریوتها ضروری است اما درپروکاریوت ها اینگونه نباشد، چون بعضی باکتر ی ها این آنزیم را ندارند. یوکاریوت ها برای بیوسنتنر استروئیدهایي که محتوی ممبران پلاسمایی هستند به این آنزیم محتاجند. آنزیم های سیتوکروم 450p در یوکاریوت ها ممکن است داخل ميتوكندري ها باشند و یا با یافت ایندوپلاسمایی ممبران باند شوند. در هر حال این آنزیم به یک زنجیره نقل و انتقال الکترون نیاز دارد که در بافت های ایندو پلاسمایی به نام NADPH- CYP450 Reductase می باشد که قبلاً بنام NADPH – Cytochrome C Reductase نامیده می شد.

تا بحال 153 خانواده از باکتر ی های دارای آنزیم سیتوکروم 450p شناسایی شده اند که جمعاً 500 باکتری دارای آنزیم CYP450   می شود

این آنزیم در باکتر ی ها اغلب جزء آنزیم های محلول در آب بوده و در فرایندهای سوخت و ساز باکتر ی ها فعال هستند. سیتو کروم 450p جدا شده از سود وموناس پوتیدا به عنوان اولین آنزیم سیتو کروم 450p جدا شده از باکتر ی ها از طریق کریستالوگرافي  بوسیله اشعه x شناسائی شده است و به عنوان مدلی مناسب برای بسیاری سیتو کروم 450p های دیگر کاربرد داشته است. این آنزیم بخشی از سیکل Campher- hydroxylating catalytic cycle می باشد که شامل نقل و انتقال و جابجایی دو الکترون از پوتیدوردوکس(اکسیداسیون پوتیدا) و یک گروه و باند 2Fe—2S محتوی کوفاکتور پروتئینی است.

سیتوکروم CYP450-eryFاز باکتری اکتینومایست، ساكاروپلياسپورا اديترا که مسئول بیوسنتر آنتی بیوتیک اریترومایسین می باشد، جدا شده است.

معمولاً در مناطق آلوده که حضور انواع  میکروارگانیسم ها مورد انتظار است. سیستم های آنزیمی خاصی یافت می شوند و می توانند الگوی مناسبی باشند. از جمله یکی از مهمترین سیستم های آنزیمی شناخته شده و موارد مطالعه و مورد علاقه برای مطالعه Cytochrome P450monooxygenaseها می باشند. که قابلیت حضور بیوکاتالیزوری فعال در متابولیسم رنج گسترده ای از ترکیبات و آلاینده های زیست محیطی را دارا می باشند

سیتوکروم 450p بویژه CYP1A1ها، بیومارکری مناسب برای ارزیابی قابلیت دسترسی بیولوژیکی به آلاینده های خاک و اثرات آن ها روی گونه های عالي می باشند.

در پروکاریوتها، غالب سیتوکروم 450p هاي شناسایی شده تا این تاریخ مربوط به اکتینوباکترها(با درصد GC بالاي 60% و گرم مثبت ) شامل استرپتومسینرها، مایکوباکتریوم ها و همچنین رود وکوکوس ها و گونه های سود و موناس می باشند. این گروه باکتر ی ها بیشتر  میکروارگانیسم های خاک هستند و بویژه اینکه در صنایع دارویی بصورت مصنوعی در حد بالایی تولید و مصرف و سپس دفع می شوند.

سیتوکروم 450p در اکتینوباکترها دو وظیفه اصلی بر عهده دارند یکی بهینه کردن فرایند اکسیداسیون و سوخت و ساز ثانویه و یکی سم زدائی و متابولیسم ترکیبات خارجی Xenobiotic  می باشد.

در بین سیتوکروم باکتر ی های شناخته شده تا بحال 7 مورد ژن کامل آن ها مربوط به باسیلوس سوبتیليس است و 20 مورد مربوط به ژنوم مایکوباکتریوم توبرکلوزیس می باشد. جداسازی باکتر ی ها بر اساس سیتوکروم 450p آن ها کمی مشکل است چون آن ها بسیار نزدیک و شبیه هم بوده و همپوشانی بالائی دارند چون تعداد زیادی از آن ها از یک خانواده هستند و به همین علت تعیین موقعیت آن ها در سلسله درخت فیلوژنیک به کمک فقط سیتوکروم 450p کاری مشکل است

منابع

http:// fa.wikipedia.org

Hirofum S, Tatsuo T. Denitrification by the fungus fusariumoxysporum and Involvement of Cytochrome p-450 in the Respiratory Nitrite  Reduction. J Biol Chem. 1991;266 :17(15)p11078-82.

Xenobiotic – metabolizing CYP450 enzymes in human cytochrome p450 (CYP) enzymes.2000.http://herkules.oulu.fi/isbn9514258649/html/c172.html.

Nelson D. Bacterial P450 Links . 2004   Estimate 90 Bacteria P450 Genes  March 8.

رنين

نویسنده:
10 آگوست 15

گرداورنده: محمدعلی آتش پیکر

  • خلاصه :

رنين نوعي آنزيم است كه توسط سلول هاي خاصي كه در كليه جاي دارند، توليد شده و به داخل جريان خون آزاد مي شود،اين آنزيم آنژيوتانسين ١ را به نوع ٢ تبديل مي كند. اين آنزيم از مولكول پيش سازي به نام پرورنين ساخته مي شود. با برداشتن هر دو كليه رنين پلاسما به صفر مي رسد ولي پرورنين باقي مي ماند. استروژن و محرك هاي ديگر آنزيم ميكروزومال كبدي سطح سوبستراي رنين را بالا مي برند. رنين در پاتوژنز بيشتر انواع هيپرتانسيون نقش مهمي دارد و همچنين رنين با لخته كردن كازئين شير سبب توليد پنير مي شود.

  • معرفي :

رنين يك آنزيم پروتئاز است كه از سلول هاي ژوكستا گلومرول در قشر كليه ترشح مي شود و ژن مولد آن بر روي كروموزوم شماره ١ قرار دارد.

  • اثر بيولوژيكي و بيوشيميايي رنين :

رنين آنژيوتانسين ١ را به آنژيوتانسين ٢ تبديل ميكند. آنژيوتانسين نوع ٢ پپتيدي فعال از نظر بيولوژيكي است كه يكي از عوامل اصلي تحريك ترشح آلدوسترون به شمار ميرود و از اين طريق تاثير خود بر حفظ هموئستازي فشار خون كه وظيفه اصلي محور رنين-آنژيوتانسين-آلدوسترون هست را اعمال ميكند و اين هورمون در پاسخ به كاهش سديم جريان خون و يا كاهش حجم خون ترشح مي شود. رنين همچنين در آزاد شدن آلدوسترون نقش مهمي دارد. آلدوسترون در تنظيم آب و سديم خون نقش مهمي دارد. رنين همچنين در پانوژنز بيشتر انواع هيپرتانسيون نقش مهمي دارد و در هموئستاز كاردوواسكولر به عنوان يك فاكتور رشد اهميت پيدا مي كند.

عوارض كاهش و افزايش رنين :

عوامل مختلفي موجب افزايش رنين در گردش خون مي شوند از جمله : كاهش جريان خون كليه ( ايسكمي و هيپوولمي ) كاهش سديم در لوله هاي ديستال كليه و تحريك گيرنده هاي B. افزايش فشار خون و هيپروولمي ميزبان رنين را كاهش مي دهند.

  • روش هاي اندازه گيري :

ميزان فعاليت رنين پلاسما با روش راديوايمونواسي اندازه گيري مي شود.

  • منابع
  • HARPER’S ILLUSTRATED BIOCHEMISTRY EDITION 2009
  • TIETZ FUNDAMENTAL OF CLINICAL BIOCHEMISTRY
  • WIKIPEDIA.ORG

ویتامین B1

نویسنده:
10 آگوست 15

نگار بهرام، رشته پزشكي

 

مقدمهاولین ویتامینی که از گروه ویتامینهای B کشف شده است. این ویتامین تأثیرات بسیار مهمی در فعال کردن آنزیم های لازم برای سوختن قندها در بدن،ادامه عملکرد چرخه کربس وانتقال پیام های عصبی در عملکرد اعصاب دارد.ویتامین B1 از راه روده جذب خون می‌شود. تغییراتی بر روی آن صورت می‌گیرد و آماده استفاده بافتها می‌گردد. یکی از موادی که در جذب آن اختلال ایجاد می کند، الکل است که مصرف زیاد آن موجب کمبود ویتامین B1 می شود. این ویتامین ازجمله ویتامین های محلول در آب است بنابراین در بدن ذخیره نمی‌شود.ساختمان شیمیایی  ویتامین B1 یا تیامین دارای دو حلقه هتروسیلیک می‌باشد که یکی از آنها گوگرددار به نام تیازول و دیگری حلقه دو ازت‌دار پیریمیدین است. حلقه پیریمیدین به صورت(2 و 5 – دی متیل 4- آمینو پیریمیدین) و حلقه تیازول به صورت(4 متیل 5 هیدروکسی اتیل تیازول)می‌باشد. این دو حلقه توسط ازت حلقه تیازول و ریشه متیل کربن 5 پیریمیدین به یکدیگر متصل می‌شوند.وجود ریشه‌های متیل حلقه پیریمیدین و ریشه هیدروکسی اتیل حلقه تیازول برای فعالیت ویتامین ضروری است. هیدروژن متصل به کربن 2 حلقه تیازول نقش اساسی را در خواص کوآنزیمی این ویتامین به عهده دارد. تیازمین یک الکل ازت‌دار است و به کمک عامل الکلی خود می‌تواند با اسیدها استریفیه شود و استر پیروفسفریک آن به نام تیامین پیروفسفات ، شکل فعال این ویتامین در بدن می‌باشد.

خواص فیزیولوژیک

کمبود ویتامین B1 در انسان سبب بروز بیماری بری‌بری می‌گردد که به دلیل نقش این ویتامین درسوخت قندوتولیدانرژی معمولا با عوارض قلبی- عروقی(شامل تپش قلب،نفس تنگی و هیپرتروپی که تدریجا منجربه احتقان قلب، کبد و ریه می شود) عوارض عصبی(تحلیل اعصاب خصوصا اعصاب پاها ، گزگز کردن و پلی نوریت اعصاب محیطی که ممکن است با خونریزی مغزی همراه باشد) وخیز(که حالت وخیم آن به مرگ فرد می انجامد) همراه است .

ضعف عضلانی و بی‌اشتهایی ، کم شدن حرکات معده حالت تهوع تب لاغری توام با اختلالات رویشی و عوارض پوستی از علایم دیگر این بیماری است. فقدان تیامین با افزایش ترکیبات سه کربنه همراه بوده و میزان اسید لاکتیک در سلولهای عصبی و اسید پیروویک در سلولهای عضلانی و خون افزایش می یابد .

فعالیت کوآنزیمی

تیامین به صورت استر دی‌فسفریک یعنی تیامین پیروفسفات ، کوآنزیم آنزیمی به نام دکربوکسیلاز است که باعث دکربوکسیله شدن اسیدهای آلفاستونیک می‌گردد. دکربوکسیله شدن اسید پیروویک به دو صورت ممکن انجام می‌شود: 

  1.کربوکسیلاسیون ساده

در این عمل اسید پیروویک با از دست دادن یک مولکول گاز کربنیک به استالدئید تبدیل می‌شود و در مراحل بعدی آلدئید احیا شده و تولید الکل می‌نماید. این نوع دکربوسیلاسیون غیر هوازی است و توسط باکتریها و مخمر آبجو انجام می‌شود.

2.دکربوسیلاسیون اکسیداتیو                                                                                             

   این نوع دکربوکسیلاسیون با اکسیداسیون توام است. یعنی اسیدپیروویک ، 2/1 مولکول اکسیژن گرفته و ایجاد اسید استیک و گاز کربنیک می‌نماید .

مکانیزم تیامین در دکربوکسیلاسیون اسیدپیروویک                                                               

v      ابتدا اسید پیروویک بر روی کربن 2 حلقه تیازول قرار گرفته و تولید یک جسم ناپایدار می‌کند که با از دست دادن یک مولکول گاز کربنیک به کمپلکس تیامین پیروفسفات و استالدئید فعال تبدیل می‌گردد.

v      ریشه دو کربن‌دار آلدئید فعال بر روی لیپوآمید انتقال یافته و ایجاد پیوند تیواستر پر انرژی به نام استیل دی هیدرولیپوآمید می‌نماید.

v      ریشه دو کربن‌دار استات از لیپوآمید بر روی کوآنزیم A انتقال یافته و تولید استیل کوآنزیم A استات فعال می‌کند.

v      درطی دو واکنش فوق،آلدیید فعال اکسید شده و به ریشه استات فعال تبدیل می شود در حالی که لیپوآمید به صورت احیا شده درمی‌آید. دراین مرحله،کوآنزیمهای گیرنده هیدروژن مانند FAD یا فلاوپروتئینها وارد عمل شده و باعث اکسیداسیون مجدد لیپوآمید می‌شود و دوره مزبور ادامه می‌یابد و یک مولکول دیگر اسید پیروویک وارد عمل می‌شود  .

v      هیدروژن های حاصله توسط FAD یا NAD به سیستم انتقال الکترون منتقل می شود .

v      ریشه استات فعال از استیل کوآنزیم A وارد دوره کربس می‌شود.

 

نیاز به ویتامینB1                                                                                                                                                                        احتیاج به ویتامین B1 در مراحل ضعف عمومی ، نقاهت ، کار عضلانی زیاد و شیردهی بیشتر است. اگر جیره غذایی از لیپیدها و پروتئینها غنی باشد، نیاز به تیامین کاهش می‌یابد. انسان متوسط برای هر هزار کالری انرژی غذایی مورد نیاز ، روزانه به 0.5    میکروگرم ویتامین B1 احتیاج دارد.

منابع ویتامینB1

     تیامین به مقدار فراوان در جوانه گندم، نان، نخود، لوبیا، ، برنج کامل، اسفناج، کلم، هویج و بسیاری از سبزیها، گردو، بادام، فندق، انجیر، جگر، تخم مرغ، شیر، پنیر، و ماست در مخمر آبجو، پسته خام ،حبوبات ،سیرابی ،شیردان و گوشت، دانه های گل آفتابگردان، سویا فراوان وجود دارد. افراط در خوردن مواد قندی سبب کمبود این ویتامین میشود.سبوس منبع غنی ویتامین B1 است و با گرفتن پوست غلات برای تهیه آرد سفید قسمت اعظم ویتامین B1 از دست می رود . از این رو توصیه می شود از نانهای سبوس دار مثل سنگک ، بربری و بیسکویت هایی که با آرد سبوس دار تهیه می شود استفاده شود .

 منابع مقاله :

سايت دانشنامه ي رشد

Harpers biochemistry. Robert K. Murray, Daryl K. Granner, Peter A. Mayes, Victor W.

Rodwel. McGraw-Hill.

Lehninger principles of biochemistry. Cox M.M., Nelson D.L. W. H. Freeman

تومورمارکرهای تشخیصی در سرطان سینه

نویسنده:
10 آگوست 15

صدیقه معصوم بیگی، رشته علوم آزمایشگاهی

مقدمه و تاریخچه

تومور مارکرها معمولاً موادی از جنس پروتئین هستند که از بدن و در پاسخ به رشد سرطان و یا توسط خود بافت سرطانی ساخته و معمولاً در خون یا ادرار یافت می­شوند. تومار مارکرها می­توانند محصول خود سلول­های سرطانی یا سلول­های بدن در پاسخ به سرطان یا سایر شرایط باشند. انواع گوناگونی از تومور مارکرهاوجود دارند. بعضی دارای ویژگی بوده و فقط در یک نوع منفرد از سرطان دیده می­شوند در حالی که گروهی دیگر می­توانند در انواع متعددی از سرطان­ها یافت شوند.

از سوی دیگر بسیاری از مارکرهایی که از قبل به خوبی شناخته شده­اند در شرایطی غیرسرطانی هم دیده می­شوند و در نتیجه­ برای سرطان تشخیصی نخواهند بود. اولین تومورمارکرهایی که برای ردیابی سرطان مورد استفاده قرار گرفت گنادوتروپین جفتی انسان یا HCG بود که به عنوان آزمایش حاملگی شناخته می­شود. سطح بالایی از این ماده در خون و پس از حاملگی ممکن است نشانه­ای از بیماری تروفوبلاستیک حاملگی باشد.

کاربرد تومورمارکرها:

در استفاده از تومورمارکرها هدف اصلی این است که غربالگری و تشخیص زودهنگام سرطان اتفاق افتد، چرا که در این زمان بیشترین احتمال تأثیر درمان وجود دارد. از همین رو تنها تومورمارکر دارای مقبولیت گسترده به عنوان یک غربالگر در مردان PSA خواهد بود. سایر تومورمارکرها یا فاقد ویژگی کافی هستند و یا این که در ابتدای بیماری به قدر کافی افزایش نیافته­اند. ذکر این نکته الزامی است که تومورمارکرها به خودی خود تشخیصی نیستند و تشخیص قطعی سرطان با دیدن نمونه بافت سرطانی در زیر میکروسکوپ توسط پاتولوژیست صورت می­گیرد. با این وجود تومورمارکرها اطلاعاتی به ما می­دهند که از آنها می­توان به طریق زیر استفاده کرد:

1- غربالگری: غربالگری یا Screening توسط تومورمارکرها به معنای جست و جوی سرطان در افرادی است که علایمی از بیماری را ندارند.

2- کمک به تشخیص: از تومورمارکرها معمولاً برای تشخیص سرطان استفاده نمی­شود و در اکثر موارد سرطان فقط با نمونه بیوسبی تشخیص داده می­شود. از تومورمارکرها می­توان برای تشخیص منشأ سرطان پخش شده در بدن که منشأ اولیه آن معلوم نیست کمک گرفت.

3- تعیین مرحله (Stage): در بیمار مبتلا به سرطان از میزان بالا بودن تومورمارکرها می­توان برای کمک به تعیین این که سرطان به چه میزان به سایر بافت­ها و اعضا گسترش یافته است استفاده کرد.

4- تعیین پیش­آگهی: بعضی انواع سرطان نسبت به بقیه سریعتر رشد کرده و منتشر می­شوند. حتی در یک نوع سرطان مثل سرطان سینه، بعضی نسبت به بقیه رشد کرده و منتشر می­شوند یا ممکن است پاسخ کمتر یا بیشتری بر درمان­های خاصی داشته باشند. بعضی از تومور مارکرهای جدیدتر به تعیین احتمال مهاجم­بودن سرطان و یا پاسخ احتمالی به داروهای خاص کمک می­کنند.

5- راهنمای درمان: بعضی از تومورمارکرها تعیین­کننده دستورالعمل درمان خواهند بود.

6- پایش درمان: اگر یک تومورمارکر برای نوع خاصی از سرطان در دسترس باشد برای تعیین کارآمد بودن درمان راحت­تر این است که به جای تکرار CXR و … هزینه کمتری خواهد داشت.

7- تعیین عود: به طور معمول یکی از بیشترین استفاده از تومورمارکرها برای پایش عود سرطان خواهد بود.

بررسی تومورمارکرهای مربوط به سرطان

از جمله تومورمارکرهای مورد استفاده در بیماران مبتلا یا مشکوک به سرطان سینه CAI5-3 ، CEA، و CA27-29 می­باشد که در اینجا مختصری به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

(CA-Breast , cancer Antigen – breast) CA15-3

CA15-3 پروتئینی است با وزن مولکولی 300-450 KD است که توسط سلول­های طبیعی سینه تولید می­شود. در بسیاری از بیماران مبتلا به سرطان سینه، میزان تولید آنتی­ژن CA15-3 و همچنین دیگر آنتی­ژن­های سرطانی مرتبط مانند CA27.29 افزایش می­یابد. لازم به ذکر است که آنتی­ژن CA15-3 عامل ایجاد سرطان سینه نیست. بلکه فقط پروتئینی است که فقط از سطح سلول­های سرطانی سینه جدا شده و وارد جریان خون می­شوند. به همین دلیل CA15-3 شاخصی مناسبی برای مانیتورکردن روند پیشرفت سرطان و ارزیابی میزان اثربخشی درمان است.

CA15-3 توسط آنتی­بادیهای مونوکلونال DF3 بدست آمده از یک نوع موش (murine) تشخیص داده می­شود. این آنتی­بادی بر علیه عصاره­ی غنی از غشای متاستاز سرطان پستان انسان به کبد به دست می­آید. یک آنتی­باید مونوکلونال دیگر به نام 115D8 بر ضد غشای گلبولی چربی شیر انسانی پدید آمده است. آنتی­ژنی که با DF3 در حال گردش وارد واکنش می­شود، یک مولکول ناهمگن با وزن مولکلوی 300-450 KD است. مشابه­سازی با CDNA نشان می­دهد که مرکز پپتیدی DF3 از یک توالی تکراری پشت سر هم دارای 60 جفت باز نوکلئوتیدی تشکیل شده است که در طول تکامل به شدت حفظ شده است. تغییرپذیری این آنتی­ژن، نتیجه­ی تعداد متفاوت تکرارها در مرکز پپتید است. آنتی­بادی DF3، یک اپی توپ را که در داخل این توالی تکرار شونده­ی 20 اسید آمینه­ای متعلق به مرکز پپتید قرار داد، شناسایی می­کند. شناسایی این اپی­توپ همچنین تحت تأثیر گلیکاسیون قرار دارد.

کاربردهای بالینی

سطح CA15-3 در تقریباً 10 درصد از زنان مبتلا به سرطان سینه­ی محدود (loculized) در مراحل اولیه بیماری و در 70 درصد از موارد سرطان سینه­ی منتشره (متاستاتیک) افزایش نشان می­دهد. به علاوه در درصدی از افراد کاملاً سالم هم، ممکن است به طور مختصر افزایش نشان دهد.

CA15-3 در غربالگری مفید نیست زیرا در تعدادی از بیماری­های خوش­خیم از جمله تومورهای خوش­خیم تخمدان، بیماری­های خوش­خیم پستان ، هپاتیت مزمن، سیروز کبدی سارکوئیدوز، سل، لویوس اریتماتوز سیستمیک و هیپرتیروئیدی بالا می­رود. افزایش CA15-3 همچنین در سایر بدخیمی­ها از جمله سرطان پانکراس (80%) ریه (71%) تخمدان (64%)، کولورکتال (63%) و کبد (28%) دیده می­شود. از CA15-3 نباید برای تشخیص سرطان پستان اولیه استفاده کرد زیرا میزان افزایش آن نسبتاً کم (23%) است. CA15-3 مفیدترین شاخص رد پایش درمان و پیشرفت بیماری در بیماران دچار سرطان پستان متاستاتیک است. تغییر چشمگیر در مقدار این شاخص باید حداقل 25% باشد و ثابت شده است که این مقدار با پیشرفت بیماری در 90% از بیماران و با پس­رفت آن در 78% از موارد مطابقت دارد. در 60% موارد هیچگونه تغییری با پایداری بیماری مطابقت نمی­کند. افزایش متناقض CA15-3 را می­توان در آن­هایی که به درمان پاسخ می­دهند، مشاهده کرد. این مسئله احتمالاً به دلیل لیزتومور و آزادشدن – CA153 است، بنابراین باید در اوایل سرطان ما در تغییر غلظت CA15-3 دقت کرد.

مهمترین کاربرد CA15-3 در پیگیری بیماران مبتلا به سرطان پستان می­باشد که درمان شده­اند و هیچگونه علامتی از بیماری ندارند. افزایش CA15-3 (بیش از 25%) در طول پیگیری، مطرح کننده عود (به ویژه در بافت احشایی یا استخوانی) است. همچنین از جمله موارد سنجش این تومور مارکر سنجش حجم تومور می­باشد. تست CA15-3 معمولاً همراه با آزمایش “گیرنده­های استروژن و پروژسترون” برای تشخیص سرطان سینه و انتخاب پروتکل درمانی مناسب انجام می­شود.

در سرطان سینه منتشره، افزایش شدید CA15-3 معمولاً هنگامی مشاهده می­شود که سرطان به استخوان یا کبد متاستاز داده باشد.

روشهای سنجش

در ایمونواسی­ها از دو آنتی­بادی استفاده می­شود: Mab II5D8 به یک تکیه­گاه محکم مثل جدار چاهک الایزا متصل می­شود و به عنوان آنتی­بادی تسخیری عمل می­کند، در حالی که MAbDf3 آنتی­بادی تشخیصی نشان­دار است. FDA تعدادی از سنجش­های موجود تجاری را تصویب کرده است.

سایر آزمایش­های مرتبط با این تست :

CA 27.29 , CEA , Her2/ new , Hormon. Receptor. Status , Gene Experssion Tests for Breast Cancer

مقادیر نرمال :

کمتر از 31 واحد در میلی­لیتر>31u/ml

(Carcinoembryonic Antigen) CEA

CEA مفیدترین شاخص برای کارسینوم کولورکتال، دستگاه گوراش، ریه و پستان است. CEA در سال 1965 توسط Goldو Freeman با ایمونیزاسیون خرگوش بر علیه عصاره­ی بافت سرطانی کولون انسان کشف گردید. آنتی­سرم حاصله با عصاره کولون طبیعی انسان جذب شده و بعضی از آنتی­سرم­ها با عصاره­های تومور واکنش داده ولی با عصاره بافت سالم واکنش نشان ندادند. این آنتی­ژن که در بافت رویانی نیز یافت می­شود آنتی­زن کارسینو امبریونیک نامیده شد.

CEA پروتئینی است که در هنگام تولد نوزاد مقدار CEA باقی مانده در خون در حد غیرقابل اندازه­گیری است و در افراد بالغ CEA فقط به مقدار اندک در خون وجود دارد. افزایش CEA در خون افراد بالغ می­تواند نشان­دهنده­ی وجود ضایعه­ی سرطانی باشد.

CEA گلیکوپروتئینی به وزن 150-300 kd است که حاوی 45% تا 55% کربوهیدرات است. این آنتی­ژن یک زنیجره پلی­پپتیدی منفرد متشکل از 641 اسید آمینه که لیزین در موقعیت انتهایی N آن قرار دارد.

CEA از یک خانواده­ی بزرگ گلیکوپروتئین­های مربوط به سطح سلول تشکیل شده است. پروتئین CEA توسط حدودا 10 ژن واقع بر روی کروموزوم 19 کدگذاری می­شود تا 36 گلیکوپروتئین متفاوت در خانواده­ی CEA شناسایی شده است.

پروتئین­های اصلی عبارتند از CEA و آنتی­ژن غیراختصاصی که واکنش متقاطع می­دهد (nonspecific cross-reafing antigen: NCA) ساختار حوزه­ی CEA، NAC50 و زنجیره­ی ایمونوگلوبولینIgG  بسیار شبیه به یکدیگر است. بدین ترتیب CEA بخشی از ابرخانواده­ی ژن ایمنوگلوبولین است.

کاربردهای بالینی

CEA در انواع گوناگونی از سرطان­ها نظیر کولورکتال 70%، ریه 45%، معده 50% پستان 40%، پانکراس 55%، تخمدان 25% و رحم 40% بالا می­رود.

در سرطان پستان افزایش CEA با متاستاز ارتباط دارد. مراحل اولیه­ی سرطان پستان یا محدودبودن تومور به عضو، CEA را بالا نمی­برد ولی متاستاز اغلب این کار را می­کند که همین مسئله باعث می­شود که CEA در پایش متاستاز استخوانی یا ریوی رخ دهد.

استفاده از CEA در بیماران مبتلا به سرطان پستان، با سایر شاخص­های اختصاصی­تر نظیر CA15-3 جایزگین شده است.

در مراحل اولیه سرطان، ممکن است سطح CEA طبیعی باشد یا افزایش جزیی نشان دهد. سطح CEA در مرحله­ی پیشرفته­ی سرطان یا سرطان منتشر شده، افزایش بیشتری نشان می­دهد. کاهش سطح CEA پس از درمان، نشان دهنده اثر بخشی درمان است. افزایش مداوم CEA پس از دوره­ی درمان، معمولاً اولین نشانه­ی عود تومور است. در صورت متاستاز دادن و انتشار سرطان CEA ممکن است علاوه بر خون در سایر مایعات بدن هم شناسایی شود. برای مثال وجود CEA در مایع مغذی نخاعی نشان­دهنده­ی متاستاز تومور به ایستگاه عصبی است.

روشهای اندازه ­گیری

اکثر سنجش­ها برای تعیینCEA سرم از چارچوب سنجش ایمونومتریک IMA استفاده می­کنند. آنتی­بادیهای پلی کلونال یا مونوکلونال یا ترکیبی از هر دو نوع، در ایمونواسی­های CEA مورد استفاده قرار گرفته است. در جمعیت سالم حد فوقانی LEA برای افراد غیرسیگاری درحدود 3/mg/L و برای افراد سیگاری 5/mg/L است.

مهمترین بخش برای انجام موفقیت­آمیز تست­های ایمنواسی وجود آنتی­بادی­های اختصاصی باافینیتی بالا (متصل به آنزیم و بی­حرکت) همراه بااپی توپ­های متفاوت و قوی برای آنتی­ژن خود می­باشد. در این روش بی­حرکت­سازی در سطح چاهک پلیت ها صورت می­گیرد. این عمل با کمک کنش بین استروپتواویدین کوت شده در سطح پلیت و آنتی­بادی Anti-CEA منوکلونال بیو تینیله شده که به چاهک اضافه می­شود صورت می­گیرد. با مخلوط شدن آنتی­بادی منوکلونال بیوتینیله شده، آنتی­بادی متصل به آنزیم و سرم حاوی آنتی­ژن واکنش بین آنتی­ژن خودی و آنتی­بادی­ها بدون هیج رقابت و یا مانعی صورت می­گیرد و کمپلکس­های ساندویچی محلول را ایجاد می­کند. به موازات واکنش فوق کمپلکس ساندویچی ایجاد شده به دلیل تمایل بسیار بالای بین استریتواویدین و آنتی­بادی بیوتینیله ته­نشین می­شود. پس از به تعادل رسیدن واکنش قطعه متصل به آنتی­بادی از آنتی­ژن­های آزاد با آسپیره­کردن جدا می­شود.

مقادیر نرمال CEA کمتر از 5 نانوگرم در میلی­لیتر یا <5 mcg/L

CA 27.29

CA 27.29 توسط یک آنتی­بادی مونوکلونال بنام B 27.29 آشکار می­شود. این آنتی­بادی به ضد یک آنتی­ژن موجود در آسیت بیماران مبتلا به کارسینوم متاستاتیک پستان تولید می­شود. توالی واکنش­دهنده CA 27.29 با توالی DF3 مورد استفاده در سنجش CA15-3 همپوشانی دارد.

FDA استفاده بالینی از CA 27.29 را در تشخیص عود سرطان پستان در بیماران مبتلا به مرحله­ی II یا مرحله­ی III بیمرای تصویب کرده است.

روشهای اندازه­گیری:

CA 27.29 توسط ایمونواسی رقابتی فاز جامد اندازه­گیری می­شود. سنجش­های اتوماتیک و برای ELISA جهت سنجش این مارکر موجود می­باشند.

مقادیر نرمال : کمتر از 38

منابع:

– اصول بیوشیمی بالینی تیتر ترجمه هوشنگ امیررسولی

– راهنمای جامع تفسیر تست­های آزمایشگاهی ؟، دکتر حمیده سعادتی و مهسا ولی­بیگی.

– مرجع تست­های تشخیصی و آزمایشگاهی یاگانا 2013.

– www.mahdikf.blogfa.com

توالی پالیندروم

نویسنده:
10 آگوست 15

سید محمد محمدی

ردیف پالیندرومی به ردیفی گفته می‌شود که حول یک محور فرضی به طور متقارن قرار گرفته باشد مانند توالی زیر:

GTATCC GGATAC

CATAGG CCTATG

بعضی از پالیندروم‌های وارونه مانند آنهایی که به وسیله آنزیم‌های محدودکننده تشخیص داده می‌شوند، از سه تا ده جفت باز تشکیل شده‌اند. در حالی که برخی دیگر طویلتر بوده و مشخصات پالیندروم کامل را ندارند، بدین معنی که یک یا چند نوکلئوتید غیرمربوط در بین جفت بازهای پالیندروم قرار می‌گیرند و یا ممکن است بین دو قسمت توالی پالیندروم قطعات طویل قرار گیرند. چنانچه قطعه طویلی از DNA بین دو قطعه متقارن پالیندروم قرار گیرد قطعاتی حاصل می‌شوند که به نام عوامل ژنی متحرک خوانده می‌شوند. وجود چنین ردیفهای طویلی که بین دو قسمت پالیندروم قرار گرفته‌اند امکان قطع و قرارگرفتن معکوس ردیف بازهای یک ژن در یک کروموزوم را بوجود می‌آورند.

بسیاری از پالیندروم های معکوس جایگاه تشخیصی برای پروتئین‌های مولتی‌مری که به DNA متصل می‌شوند هستند.

پورین Pu= و پیریمیدین Py= در کلیه قطعات فوق انتهای زنجیره بالایی در سمت چپ قرار دارد

پایداری بوجود آورد که در آن‌ها توالیهای مکمل هر رشته با یکدیگر جفت شده و اشکال سنجاق سری ایجاد کرده باشند. اشکال فوق از محور مارپیچ مضاعف به سمت خارج امتداد می‌یابند. حلقه‌های سنجاق‌سری قسمتی از فشار ناشی از ابرمارپیچ بودن DNA را کاسته و ضمناً می توانند جایگاه تشخیصی برای بسیاری از پروتئین‌های اختصاصی محسوب شوند.

به هر حال قسمتهایی از مولکول RNA که از پالیندروم رونویسی شده‌اند نیز حلقه‌های سنجاقی شکل تشکیل می‌دهند که پایداری آرایش آنها به درجه کامل بودن تقارن پالیندروم بستگی دارد. در نتیجه ممکن است علت وجودی بعضی از پالیندروم‌ها تراکم ساختمانی محصول RNA تک‌رشته‌ای آنها باشد.

امروزه برای ذخیره اطلاعات مربوط به توالی نوکلئوتیدهای DNA از کامیپوتر استفاده می‌شود. اطلاعات به دست آمده از ژل مستقیماً به حافظه کامپیوتر منتقل می‌شوند و نیازی به دوباره نویسی توالی فوق بر روی کاغذ نیست چرا که ممکن است در حین نوشتن اشتباهی رخ دهد. با داشتن اطلاعات لازم در کامپیوتر میتوان در جستجوی ردیفهای تشخیص آنزیم‌های محدودکننده بود و یا نقاط شروع و ختم بیوسنتز RNA را مشخص کرد. همچنین حضور پالیندروم‌های معکوس، توالیهایی که توان تشکیل Z_DNA را دارند(توالیهای متناوب پورین – پیریمیدین) و توالیهایی که حاوی اطلاعات خاصی در مورد فعالیت بیولژیک سلول هستند را می‌توان با استفاده از کامپیوتر مشخص کرد.

بکارگیری کامپیوتر، سرعت تعیین توالی DNA را افزایش داده است. با این حال تعیین نقشه محدودکننده ، از تعیین توالی DNA وقت گیرتر است. برای تعیین نقشه محدودکننده کروموزوم باید ترتیب قرار گرفتن قطعات DNA در کنار یکدیگر مشخص شود. به این منظور یک کروموزوم هر بار به وسیله یک آنزیم محدودکننده معین قطعه‌قطعه می‌گردد و بعد از تعیین توالی قطعات فوق، کامپیوتر ردیف قسمتهایی که بر هم منطبق می‌شوند را شناسایی می‌کند و بدین ترتیب نحوه قرار گرفتن قطعات DNA‌ مشخص می‌شود. امروزه با بکارگیری روش دی‌دزاکسی و با استفاده از فاژ این عمل سریعتر صورت می‌گیرد.

روش تعیین توالی DNA به کمک فاژ . ابتدا قطعه DNAای که به وسیله آنزیم محدودکننده EcoRI بریده شده است در مولکول DNA تک‌رشته‌ای قرار داده و تکثیر می‌شود. با استفاده از قطعه پرایمری که مکمل قسمتی از مولکول است که درست مجاور محل قرار گرفتن DNA مورد نظر می‌باشد و با استفاده از روش سنگر می‌توان توالی DNA را تعیین نمود.

روش کار بدین ترتیب است که ابتدا قطعات DNA حاصل از آنزیم‌های محدودکننده را در فاژ قرار دادهو سپس فاژ فوق تکثیرمی‌شود. با استفاده از پرایمریکه مکمل قطعه‌ای است که درست قبل از ناحیه قرار گرفتن DNA بیگانه وجود دارد، می توان با استفاده از روش دی‌دزاکسی توالی فوق را تعیین کرد. با این روش سرعت تعیین توالی قطعات بزرگ DNA به طور غیرقابل تصوری افزایش یافته است  و تعیین توالی کروموزوم‌های ویروسی که حاوی حدود جفت باز هستند با این روش در حال انجام است و توالی کروموزوم کلی‌باسی در آینده نزدیک به اتمام خواهد رسید. اگر چه کروموزوم سلولهای مهره‌داران بسیار طویل‌تر از کروموزوم ویروس یا باکتری است، با این حال توالی قسمتهای مهمی از کروموزوم‌های سلولهای فوق در شرف تعیین است.

توالی پالیندرومی حدود یک چهارم از یوکروماتین موجود در کروموزوم تعیین کنندۀ جنسیت را تشکیل می دهند. تعداد بسیاری از ژنهای مختص به مردان در این ناحیۀ پالیندرومی قرار دارد و بازوهای این توالی ها حدود 97/99 درصد با هم یکسان می باشند. درجۀ بالای یکسان بودن توالی ها در داخل بازوها می توان تأیید کننده این مطلب باشد که حدود صد هزار سال پیش این کروموزوم در چنین توالی هایی دچار مضاعف شدگی شده است. با استفاده از مقایسۀ توالی ها در میمون های بزرگ و انسان می توان به این نتیجه رسید که حداقل 6 عدد از این 8 توالی قبل از اشتقاق انسان از شامپانزه وجود داشته است بازوهای این توالی های پالیندرومی احتملاً در فرآیند درگیر بوده است و جفت شدن بازوها باعث عملی شدن این رویداد شده است. تجزیه و تحلیل تنوع توالی های پالیندرومی شاهدی برای وجود این فرآیند در جمعیت های انسانی در زمان حال می باشد و نتیجه گرفته شده است که در طول تکامل در هر نوزاد پسر متولد شده در انسان به طور میانگین 600 نوکلئوتید دچار چنین رویدادی می شوند، که نقش مهمی در تکامل خانواده های چند کپی در بیضه دارد.

بازوها در هر توالی با استفاده از یک فاصله گذار جدا شده است. طول فاصله گذارها متفاوت و از 2 تا 170 کیلو باز گزارش شده است. 15 خانواد ژنی در توالی های پالیندورمی معرفی شده است همۀ این خانواده های ژنی در بیضه بیان می شوند. شبیه به بازوهای پالیندرومی که این خانواده های ژنی درآنها قرار دارند ژنها نیز اشتقاق زیادی از هم نداشته اند و بین کپی های موجود در یک خانواده ژنی تفاوت بسیار اندکی می باشد.

ترومبوکسان

نویسنده:
10 آگوست 15

آرش وحدتی، رشته ی پزشکی 

خلاصه

  • ترومبوکسان از معروفترین چربی های عضو خانواده ایکوزانوئیدهاست.
  • دو نوع معروف ترومبوکسان A2 و B2 هستند.
  • نقش اصلی ترومبوکسان در ایجاد انقباض عروق ولخته خون (ترومبوز) است
  • زیاد بودن آن می تواند باعث بیماری های قلبی عروقی و لخته ی خون شود
  • کم بودن آن باعث عدم لخته خون وعدم انقباض عروق پاره شده و تداوم خون ریزی می شود
  • آسپرین و بعضی از دارو ها تولید ترومبوکسان a2 را مهار می کند ر باعث خون ریزی می شود.
  • ترومبوکسان A2 (TXA2) با جلوگیری از فعالیت آدنیلات سیکلاز پلاکتی منجر به کاهش سطح  cAMPدرون سلول می شود. این امر به نوبه خود منجر به تجمع یون کلسیم درون پلاکت و شروع فرایند انقباض پلاکتی و تخلیه محتویات گرانول های پلاکت می شود.

ترومبوکسان (Thromboxane) یکی از معروفترین چربی های عضو خانواده ایکوزانوئیدها است. دو نوع معروف ترومبوکسان A2 و B2 هستند. نقش اصلی ترومبوکسان در ایجاد انقباض عروق ولخته خون (ترومبوز) است.

آنزیم Thromboxane-A سنتتاز که در پلاکتها یافت میشود ترومبوکسان A2 را از آراشیدونیک اسید و prostaglandin H2 میسازد. ترومبوکسان بی۲ متابولیت غیرفعال ترومبوکسان ای۲ است.

ساختار شیمیایی

فرمول شیمیایی C۲۰H۳۲O۵ یک ترکیب شیمیایی با شناسه پاب‌کم ۵۲۸۰۴۹۷ است. که جرم مولی آن ۳۵۲٫۴۶۵ g/mol می‌باشد.

ترومبوکسان B2

با فرمول شیمیایی C۲۰H۳۴O۶ یک ترکیب شیمیایی با شناسه پاب‌کم ۵۲۸۳۱۳۷ است. که جرم مولی آن ۳۷۰٫۴۸ g/mol می‌باشد.

نقش و عملکرد آن روی سلول های هدف

ترومبوکسان باعث انقباض عروق و تجمع پلاکتها میشود. ترومبوکسان همچنین منقبض کننده عروق است و فشار خون را افزایش می دهد.

برخی محرک های پلاکتی با فعال کردن فسفولیپاز A2، باعث آزاد شدن آراشیدونیک اسید از غشای فسفولیپیدی پلاکت می شوند. آراشیدونیک اسید توسط سیکلواکسیژناز به ترومبوکسان A2 (TXA2) تبدیل می شود که با جلوگیری از فعالیت آدنیلات سیکلاز پلاکتی منجر به کاهش سطح  cAMPدرون سلول می شود. این امر به نوبه خود منجر به تجمع یون کلسیم درون پلاکت و شروع فرایند انقباض پلاکتی و تخلیه محتویات گرانول های پلاکت می شود.

ارزش تشخیصی و بیماری های مربوطه

با توجه به نقش ترومبوکسان در بدن تشخیص میزان آن برای ما اهمیت دارد

زیاد بودن آن می تواند باعث بیماری های قلبی عروقی و لخته ی خون شود و کم بودن آن باعث عدم لخته خون وعدم انقباض عروق پاره شده و تداوم خون ریزی می شود

آسپرین و بعضی از دارو ها تولید ترومبوکسان a2 را مهار می کند ر باعث خون ریزی می شود.

اندازه گیری ترومبوکسان

اخیرا از روش هایی برای اندازه گیری این ماده استفاده می شود که در این روش ها متابولیت های ترومبوکسان b2 را در ادرار اندازه می گیرند

روش هایی هم برای اندازه گیری آن از طریق متابولیت های آنزیمی آن در خون وجود دارد