دوره آموزشی جامع مهندسی پروتئین

استاد دوره:‌ فرنوش فرزام؛ دانشجوی دکتری بیوشیمی دانشگاه تربیت مدرس

مدت زمان دوره: ۱۹ ساعت

به همراه گواهی شرکت در دوره از مرکز رشد بیوتکنولوژی دانشگاه علوم پزشکی شیراز به زبان انگلیسی

پروتئین‌ها، مولکول‌های بزرگ و بسیار مفیدی هستند که در سیستم‌های زنده و همچنین در صنایع دارو و غذا نقش‌های متعددی را ایفا می‌کنند. قبل از اینکه یک پروتئین بتواند جهت مطالعه و بررسی خصوصیات آن مورد استفاده قرار گیرد، باید ابتدا از مخلوط‌های پیچیده منبع گیاهی یا حیوانی جدا شود. استخراج و خالص‌سازی پروتئین مرحله‌ای مهم در هر تحقیق مرتبط با پروتئین در برنامه‌های صنعتی، دارویی و تحقیقات دانشگاهی است. تکنیک‌های خالص‌سازی پروتئین، پایه‌ای برای بسیاری از فعالیت‌های تحقیقی شده‌اند و مهارت در این زمینه از جمله مهارت‌های مورد نیاز برای ورود به صنعت و در گرایش‌های پرطرفدار دانشگاهی است.

یکی از اجزای مهم در صنعت و تحقیقات در حوزه زیست شناسی استفاده از تکنیک‌های مهندسی پروتئین برای طراحی یا تغییر پروتئین‌ها می‌باشد. صنعت خالص‌سازی پروتئین‌های نوترکیب، زمینه‌ای وسیع از فرصت‌های تحقیقاتی، شغل‌های صنعتی و مسیرهای مختلف برای پیشرفت شغلی و دانشگاهی را فراهم می‌کند. در بخش تحقیقات دانشگاهی، در بحث مطالعه عمیق ژن‌ها و نقش‌ آنها در مسیرهای بیولوژیکی سلول، بیماریزایی، ساخت و طراحی آنتی‌بیوتیک‌های جدید، بررسی برهمکنش بین فاکتورهای بیماریزایی، اثر موتاسیون‌های هدفمند بر روی ژن‌ها و غیره، همواره نیاز به تحقیق روی محصول طبیعی بیان ژنها یا همان پروتئین داریم که این از طریق طراحی و بیان و خالص‌سازی آنها در شرایط آزمایشگاه امکانپذیر خواهد شد.

سرفصل های دوره: 

• آشنایی با تکنیک های PCR
• طراحی پرایمر 
• کلونینگ 
• توالی یابی
• بیان پروتئین نوترکیب
• تخلیص پروتئین نوترکیب
• الکتروفورز
• بلاتینگ
• تکنیک¬های سنجش غلظت پروتئین

ریزسرفصل های دوره

• آشنایی با تکنیک های PCR

این تکنیک در دسته تکنیکهای مهم در حوزه ملکولی است. در این دوره علاوه بر معرفی کامل این تکنیک و معرفی دستگاه های مهم در این زمینه، شرایط مختلف مشکلات مختلفی که ممکن است در حین استفاده از این تکنیک وجود داشته باشد مورد ارزیابی قرار میگیرد. انواع مختلف PCR نیز در این دوره مورد ارزیابی قرار میگیرد از قبیل: Jumping PCR، Inverse PCR، Colony PCR، RT-PCR.

• طراحی پرایمر

یکی از مطالب ارزشمند در حوزه مهندسی پروتئین، تکنیک PCR و تکثیر ژن در آزمایشگاه است. جهت انجام PCR ابتدا باید پرایمرها که توالی کوچک نوکلئوتیدی هستند، طراحی و سنتز شوند. برای طراحی پرایمر بعد از بررسی تمام پارامترهای مهم در طراحی در این دوره از نرم افزارهای Primer 3، Oligo7، oligo analyzer، snappgene است.

• کلونینگ

کلونیگ به معنی تکثیر یک ژن است. در این بخش از دوره تمام وکتورهای یا حاملهای ژنی اعم از بیانی و غیربیانی مورد ارزیابی قرار گرفته و سپس شرایط قرارگیری یک ژن درون وکتور و آنزیمهای برش دهنده مختلف و همچنین شرایط اتصال یک ژن درون یک وکتور نیز مورد ارزیابی قرار میگیرد. در این بخش بعد از ارائه کامل مطالب تئوری از تکینکهای بیوانفورماتیکی از قبیل snappgene  بطور کامل ارائه میگردد.

• توالی یابی

بعد از کلون کردن یک ژن درون وکتور خود باید توالی آن را مورد ارزیابی قرار دهیم. انواع مختلف توالی یابی نیز مورد ارزیابی قرار میگیرد از قبیل سنگر، Maxam-Gilbert، Pyrosequencing و NGS مورد ارزیابی قرار گرفته و نتیجه حاصل از این توالییابی ها نیز مورد ارزیابی قرار میگیرند.

• بیان پروتئین نوترکیب

در این بخش از دوره بعد از طراحی ژن مورد نظر، شرایط کلونینگ و توالی یابی ژن لازم است این ژن از طریق یک حامل به درون سیستم بیانی مورد نظر، Transform شده و انتقال یابد. پس لازم است که تمام شرایط انتقال وکتور به درون میزبان بیانی ارزیابی شود. ابتدا مستعدسازی سلولها بررسی شده و بعد تکنیک transformation مورد ارزیابی قرار میگیرد. سپس لازم است که وکتور وارد شده به سلول بتواند پروتئین را بیان و تولید کند. لازم است مهندسی باکتریها و انواع پروموتورها مورد انالیز قرار گیرد.

بعد از آنکه پروتئین تولید شد، باید سلول لیز شده و پروتئین از درون باکتری رها شود.

• تخلیص پروتئین نوترکیب

اگر هدف تولید پروتئینهای دارویی و پروتئینهای صنعتی باشد لازم است که به خالص سازی بالای 99 درصد دستیابی شود. یعنی باید توسط تکنیکهای مختلف بتوانیم پروتئین مورد نظر را از مابقی پروتئینهای باکتری جدا کنیم. در این مرحله انواع مختلف تخلیص اعم از کروماتوگرافی تمایلی، FPLC و Size exclusion chromatography مورد ارزیابی قرار میگیرد.

• الکتروفورز

در این دوره تکنیکهای مختلف الکتروفورز اعم از آگارز ژل الکتروفورز و همچینین SDS-PAGE مورد ارزیابی کامل قرار میگیرند.

• بلاتینگ

در این مرحله اصول کلی تکنیکهای بلاتینگ و وسترن بلاتینگ جهت ارزیابی پروتئین به طور کامل شرح داده میشود.

• تکنیکهای سنجش غلظت پروتئین

در این دوره اسپکتروسکوپی پروتئین جهت سنجش غلظت پروتئین و استفاده از پایگاه Expasy نیز مورد ارزیابی قرار میگیرد. علاوه برآن تکینکهایی از قبیل بردفورد و BCA نیز مورد ارزیابی قرار میگیرد.

دوره آموزشی بیان، خالص‌سازی و آنالیز پروتئین‌های نوترکیب، یکی از جامع ترین دوره‌ها در این زمینه است که با تکیه بر تکنیک‌های کاربردی و جنبه عملی، به شکل یک ورکشاپ آنلاین ارائه میشود.