بررسي تفكيك تمايلي DNA پلاسميدي در سيستم‌هاي دوفازي آبي

دكتري تخصصي

هدف از اين پژوهش استخراج داده‌هاي تعادلي ترموديناميكي و ارائه يك سيستم جداسازي نوين بر پايه سيستم‌هاي دو فازي آبي رايج و افزودن ليگاند تمايلي به منظور افزايش بهره‌وري جداسازي DNA پلاسميدي (pDNA) به عنوان يكي از كاربردي‌ترين زيست‌مولكول‌هاي صنعتي است. بدين منظور در مرحله نخست از پژوهش، پس از انتخاب سيستم‌ دو فازي و ليگاند تمايلي مناسب تفكيك‌پذيري ليگاند و مولكول DNA پلاسميدي، به طور مجزا در سيستم‌هاي حاوي پلي‌اتيلن‌گليكول (PEG) و نمك سولفات‌سديم (Na2SO4) مورد بررسي قرار گرفت و تأثير پارامترهايي نظير pH (6، 5/4 و 3) ، دما (°C 30 و 20)، وزن مولكولي پليمر (Da 4000، 1500، 1000 و 600)، غلظت ليزيت ((w/w) 60%، 45 و 30) و همچنين افزودن نمك‌هاي ثانويه (KH2PO4، KCl و MgSO4) بر مقادير بازده بازيابي و ضريب توزيع به عنوان متغيرهاي وابسته ارزيابي شد. در ادامه تلاش شد تا با بهره‌گيري از ليگاند تمايلي اليگونوكلئوتيدي كه به واسطه طراحي منحصر به فرد آن به صورت انحصاري به توالي مشخصي از DNA پلاسميدي متصل مي‌گرد بازده بازيابي DNA پلاسميدي به عنوان زيست‌مولكول هدف و همچنين ميزان خلوص آن در سيستم افزايش داده شود. به همين منظور در شرايط عملياتي مشابه نحوه توزيع كمپلكس DNA پلاسميدي- ليگاند مورد ارزيابي قرار گرفت تا نقش ليگاند در تغيير رفتارهاي تفكيك‌پذيري DNA پلاسميدي مورد ارزيابي قرار گيرد. نتايج حاصله حاكي از آن بود كه توزيع ليگاند تنها در سيستم به گونه‌اي است كه در شرايط عملياتي معين 88/99 % ليگاند از فاز فوقاني غني از پليمر قابل بازيابي مي‌باشد. در خصوص DNA پلاسيمدي اوضاع به كلي متفاوت بود، به نحوي كه در شرايط عملياتي مشابه و در حضور (w/w) 60 % از محلول ليز قليايي تجمع مولكول‌هاي pDNA در فاز فوقاني غني از PEG برابر 94/4 % و در فاز تحتاني غني از نمك معادل با 42/35 % اندازه‌گيري شد. پس از افزودن ليگاند تمايلي به DNA پلاسميدي، نتايج نشان داد، بدون آنكه تغيير چشمگيري در تفكيك‌پذيري مولكول‌هاي پروتئين و RNA مشاهده شود، 33/67 درصد از كمپلكس‌ حاصل در فاز فوقاني تجمع مي‌يابد، كه اين امر شرايط را براي تخليص نسبي مولكول‌هاي pDNA مهيا مي‌سازد. در انتها نيز با استفاده از داده‌هاي تعادلي ترموديناميكي بدست آمده، نحوه توزيع ليگاند تمايلي در سيستم حاوي نمك سولفات‌سديم و پلي‌اتيلن‌گليكول با وزن مولكولي Da 4000 با استفاده از مدل UNIFAC-FV مدل‌سازي شد و پارامترهاي برهمكنش دو تايي ميان زيست‌مولكول و ساير گروه‌هاي موجود در سيستم براي اولين بار استخراج گرديد. شايان ذكر است كه مدل مذكور به واسطه لحاظ نمودن سهم هريك از گروه‌هاي موجود در سيستم در محاسبات ضريب اكتيويته، در مقايسه با ساير معادلات نظير NRTL (Nonrandom Two-Liquid) و UNIQUAC از توانايي بيشتري در پيش‌بيني رفتارهاي تفكيك‌پذيري در سيستم‌هاي دوفازي آبي برخوردار است. نتايج مدل‌سازي بيانگر آن بود كه مدل ارائه شده از توانمندي قابل قبولي در پيش‌بيني رفتارهاي تفكيك‌پذيري ليگاند تمايلي برخوردار است. واژه‌هاي كليدي: سيستم‌هاي دو فازي آبي، جداسازي زيستي، تفكيك تمايلي، DNA پلاسميدي، UNIFAC-FV

189945

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر محمدرضا دهقاني - دكتر بهرام گليايي