Skip to main content
SUPERVISOR
Kayghobad Shams
کیقباد شمس اسحاقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amin Rasti borujeni
امین راستی بروجنی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Purification of Superoxide dismutase enzyme by gel chromatography
The most important pathogens are the increase of free radicals (ROS) in human tissues that gradually causes cardiovascular diseases and cancer by oxidizing large molecules of the body. Considering the importance of maintaining a regenerative balance in cells, they include a network of anti-oxidant defense mechanisms that inhibit the activity of free radicals and prevent them from oxidation, and by deactivating them, immune cells to the damaging effects of these compounds. One of the most important antioxidant mechanisms of the body against the attack of reactive oxygen species is the presence and activity of superoxide dismutase enzyme. This enzyme, in particular, catalyzes the reaction of superoxide anion dismutase to oxygen and hydrogen peroxide. Superoxide dismutase is widely found in plants and animals. The purpose of this research is also to extract and purify the superoxide dismutase enzyme from inexpensive and accessible chicken livers. In general, the removal of dissolved and non-soluble substances from diluted solutions is difficult. For some materials such as proteins and enzymes, this problem becomes more serious due to the sensitivity to changes in operational conditions. Unfortunately, there is no ideal method for the purification of proteins, and usually its purification includes a multi-stage operation that involves losing a lot of enzyme activity. The method of purification with gel chromatography is our proposed methodology in this study, which in addition to minimizing process stages, retains the efficiency of purification and reduces the loss of enzymes activity. According to studies, there is not much information available to purify this enzyme with gel chromatography of chicken livers. The effect of different parameters on the purification of superoxide dismutase enzyme has been investigated by researchers but in this study, pH, chromatography column length, flow rate of transmission solvent, and the concentration of ammonium sulfate salt for deposition of protein solution parameters was considered for two types of G75 and G100 Sephadex gel chromatography as an effective parameter in the amount of purification. Performing high tests always involves spending a lot of time and cost, so that the experiment design was used by Taguchi method. Enzyme activity was measured in different conditions of purification. The values of pH 8, 30 cm length column, flow rate of 60 ml/hr, and 60% w/v of ammonium sulfate salt for the sedimentation of initial extract containing superoxide dismutase enzyme for both types of used Sephadex resulted in the maximum recovery ratio (402.21 recovery ratio for G75 and 605.19 for G100). Electrophoresis was used to evaluate the performance of purification and maintaining enzyme nature. The results of the electrophoresis showed that the enzyme did not lose its activity. Keywords: Purification, Gel chromatography, Superoxide dismutase Enzyme, Taguchi method.
از مهم‌ترین عوامل بیماری‌زا، افزایش وجود رادیکال‌های آزاد (ROS) در بافت‌های انسانی است که با اکسید کردن درشت‌ مولکول‌های بدن به‌تدریج باعث پیدایش بیماری‌های قلبی عروقی و سرطان می‌شوند. با توجه به اهمیت حفظ تعادل احیایی درون سلول، سلول‌ها شامل شبکه‌ای از مکانیسم‌های دفاع آنتی‌اکسیدانی هستند که مانع فعالیت رادیکال‌های آزادشده و از اکسیداسیون آن‌ها جلوگیری می‌کنند و با غیرفعال کردن آن‌ها، سلول‌های بدن را از اثرات مخرب این ترکیبات مصون می‌دارند. یکی از مهم‌ترین مکانیسم‌های آنتی‌اکسیدانی بدن در برابر حمله‌ گونه‌های فعال اکسیژن، حضور و فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز است. این آنزیم به‌صورت اختصاصی واکنش دیسموتاسیون آنیون سوپراکسید به اکسیژن و پراکسید هیدروژن را کاتالیز می‌کند. سوپراکسید دیسموتاز به‌طور گسترده در گیاه‌ها و حیوان‌ها یافت می‌شود. هدف از این پژوهش استخراج و خالص‌سازی آنزیم سوپراکسید دیسموتاز از بافت ارزان‌قیمت و در دسترس جگر مرغ است. به‌طورکلی جداسازی مواد حل‌شده و حل‌نشده از محلول‌های رقیق دشوار است. برای برخی از مواد مانند پروتئین‌ها و آنزیم‌ها این مشکل به دلیل حساس بودن در برابر تغییرات شرایط عملیاتی، جدی‌تر می‌شود. متأسفانه یک روش ایده‌آل برای خالص‌سازی پروتئین‌ها وجود ندارد و معمولاً خالص‌سازی آن‌ها شامل عملیات چند‌مرحله‌ای است که با از دست دادن مقدار زیادی از فعالیت آنزیم‌ها همراه است. خالص‌سازی با کروماتوگرافی ژلی روش پیشنهادی ما در این پژوهش است که ضمن به حداقل رساندن مراحل فرآیند، بازده خالص‌سازی را حفظ کرده و تلفات فعالیت آنزیم‌ها را کاهش می‌دهد. طبق مطالعات انجام‌شده اطلاعات زیادی برای خالص‌سازی این آنزیم با کروماتوگرافی ژلی از جگر مرغ در دست نیست. تأثیر پارامترهای مختلف بر خالص‌سازی آنزیم سوپراکسید دیسموتاز توسط محققین موردبررسی قرارگرفته است اما در این پژوهش پارامتر‌های pH، طول ستون کروماتوگرافی، دبی جریان حلال عبوری و غلظت نمک آمونیوم سولفات جهت رسوب دادن محلول پروتئینی برای دو نوع ژل کروماتوگرافی سفادکس 75G و100G به‌عنوان پارامتر‌های مؤثر در میزان خالص‌سازی در نظر گرفته شد. انجام آزمایش‌های زیاد همواره متضمن صرف هزینه و زمان بسیار است به همین منظور از طراحی آزمایش به روش تاگوچی استفاده شد. میزان فعالیت آنزیم در شرایط مختلف خالص‌سازی سنجیده شد. مقادیر 8pH ، طول ستون cm30، دبی جریان ml/hr 60 و غلظت 60 درصد وزنی نمک آمونیوم سولفات جهت رسوب عصاره اولیه حاوی آنزیم سوپراکسید دیسموتاز برای هر دو نوع سفادکس استفاده‌شده، بیشترین نسبت بازیابی (نسبت بازیابی 21/402 برای سفادکس 75G و 19/605 برای سفادکس 100G) را نتیجه داد. جهت بررسی عملکرد خالص‌سازی و عدم‌تغییر ماهیت آنزیم، از الکتروفورز استفاده شد. نتایج حاصل از الکتروفورز نشان داد که آنزیم فعالیت خود را از دست نداده ‌است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی