| چکیده فارسی مقاله |
هدف و پیشینه استریکتوسیدین سینتاز (Str) آنزیم کلیدی در مسیر بیوسنتز آلکالوئیدهای مونو ترپنوئید ایندول است. این ﭘﺮوﺗﺌﯿﻦﻫﺎ دارای دمین استریکتوسیدین (Str_synth) هستند و در ﮔﯿﺎﻫﺎن، ﺑﺎﮐﺘﺮیﻫﺎ، ﺣﺸﺮات و ﭘﺴﺘﺎﻧﺪاران ﺷﻨﺎﺳﺎیﯽشده است و ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻧﺎﻣﺸﺨﺺ ﺑﻮدن ﻧﻘﺶﮐﺎرﮐﺮد آنﻫﺎ ﺷﺒﻪ اﺳﺘﺮیﮑﺘﻮﺳﯿﺪیﻦ ﺳﯿﻨﺘﺎز ﻧﺎﻣﯿﺪه ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ. با وجود اینکه گیاه آرابیدوپسیس توانایی تولید آلکالوئیدهای پیچیده را ندارد، ژنهای کدکننده پروتئین های همولوگ آنزیم STR با نام همومیوسین(HML) در آرابیدوبسیس شناسایی شده است. با توجه به ماهیت ژنهای همومیوسین در پاسخ ایمنی حشرات، میتوان استنباط کرد ژنهایHML با منشاء گیاهی نیز میتوانند در فرآیندهای پاسخ به تنش نقش داشته باشند. با این حال اطلاعات کافی در مورد تاریخچه تکاملی، نحوه گسترش ،تعداد اعضاء در کل ژنوم و نیز نقش کارکردی خانواده ژنیHML آرابیدوپسیس وجود ندارد. وجود عناصر تنظیمی Cis در ناحیه تنظیمی هر ژن نقش مهمی در پاسخ ژن به محرکهای محیطی و زیستی دارد. لذا بررسی ناحیه پروموتوری ژن HML4 به عنوان نمونه و معرف این خانواده ژنی انجام شد. وجودعناصرتنظیمی Cis مختلف پاسخ به تنشها و هورمونها و هم چنین آنالیز پروفایل بیانی نشان دادکه ژن HML4 میتواند درپاسخ و مقاومت به تنشهای مختلف از جمله شوری و اسمزی نقش داشته باشد. کلمات کلیدی آنالیز بیان، ریزآرایه ، عناصرتنظیمی Cis، مطالعات بیوانفورماتیکی روش به منظوربررسیعناصرتنظیمی Cis ناحیه پروموتری ژن HML4، 1500 جفت باز توالی DNA ژنومی بالا دست کدون شروع (ATG) از سایت TAIR دریافت و شناسایی عناصرتنظیمی Cis های فرضی مرتبط باتنشها و پاسخ به هورمونها با استفاده از وبسایت Plant cis-acting regulatory DNA element (PlantCARE) انجام شد.آنالیز پروفایل بیانی ژن HM4 در پاسخ به تنشهای غیر زیستی با استفاده از دادههای ریزآرایه بانک اطلاعاتیNCBI Gene Expression Omnibus (GEO) انجام شد. شماره دسترسی این دادهها در GEO برای تنشهای شوری، خشکی، اسمزی، سرما، U.V، زخم و کنترل به ترتیب GSE5623، GSE5624، GSE5622، GSE5621، GSE5626، GSE5627 و GSE5620 است. دادههای خام با فرمت CEL با استفاده از نرم افزار RMAExpress به روش RMA نرمال و پروب ست ID اختصاصی این ژن با استفاده از Probe Match tool in NetAffx Analysis Center دریافت شد. Hierarchical clustering دادههای بیانی بر اساس ضریب همبستگی پیرسون و الگوریتم complete linkage و رسم نقشه حرارتی با استفاده از نرم افزار Mev4.0 انجام شد. نتایج آنالیز ناحیه پروموتری ژن HML4 نشان داد که10 نوع عنصر پاسخ به تنشها و هورمون ها درناحیه تنظیمی وجود دارد که در مجموع شامل 16 عنصر تنظیمی از 10 نوع متفاوت بود که نشان دهنده نقش این ژن درپاسخ به تنشها میباشد. این عناصر تنظیمی به طیف وسیعی از محرکها نظیر تنشهای زیستی و غیر زیستی و هورمونها پاسخ میدهند. از جمله این عناصر میتوان ARE (4 عدد)، MBS(2 عدد) و TC-rich repeats (2 عدد) را نام برد که به ترتیب در پاسخ به شرایط بی هوازی، پاسخ به خشکی و پاسخ به تنش ها نقش دارند. هم چنین عنصرABRE (2 عدد) درناحیه پروموتری این ژن وجود داشته و میتواند در پاسخ به هورمون ABA بعنوان هورمون کلیدی پاسخ به تنش نقش داشته باشد. بررسی دادههای ریزآرایه مربوط به تنشهای شوری، خشکی، اسمزی، سرما، U.V و زخم با هدف بررسی الگوی بیان این ژن انجام گرفت و دادهها نشان دادند که پاسخ معنیدار به تنشهای وجود دارد. بر اساس این دادهها میزان بیان این ژن در طی تنش سرما در ساقه و ریشه سرکوب شده و در سایر موارد عموماً با افزایش بیان همراه است. بیشترین بیان در ساقه مربوط به تنش زخم به مقدار 2/4 برابر زمان شاهد بوده و همچنین در طی تنشهای نور ماوراءبنفش، خشکی و تنش اسمزی نیز افزایش معنیداری نشان داده است در بافت ریشه بیشترین افزایش بیان مربوط به 6 ساعت پس از تیمار شوری به مقدار 5 برابر شاهد میباشد. باید توجه داشت در حالت کلی بیان ژن HML4 در ساقه بیشتر از ریشه میباشد. در حالی که بیان این ژن در طی تنش اسمتیک در ساقه افزایش مییابد در همان زمان بیان آن در ریشه کاهش بیان و سرکوب نشان میدهد. این امر نشان دهنده نقش متفاوت این ژن در پاسخ به ننشها در ساقه و ریشه میباشد (شکل 1). شکل 1- الگوی بیان ژن HML4 در پاسخ به تنشهای غیر زیستی نتیجه گیری بر اساس نتایج حاصل میتوان گفت که ژن HML4 دارای نقش مهمی در پاسخ گیاه آرابیدوپسیس به تنشهای غیر زیستی میباشد. وجود عناصر پاسخ به تنشها و هورمونها و همچنین تایید کارکردی بودن این عناصر با القاء بیان ژن HML4 در پاسخ به تنشها نشان دهنده کارآمد بودن ابزارهای بیوانفورماتیکی برای استفاده در تعیین کارکرد ژنها باشد. این مطالعه به ابزار بیوانفورماتیکی میتواند اولین قدم در درک کارکرد این ژن و مطالعات آتی باشد. مراجع Barrett, Tanya, and Ron Edgar;2017“Gene Expression Omnibus (GEO): Microarray Data Storage, Submission, Retrieval, and Analysis.” Methods in enzymology 411 (2006): 352–369. Lescot M, Déhais P, Thijs G, et al;2002 PlantCARE, a database of plant cis-acting regulatory elements and a portal to tools for in silico analysis of promoter sequences. Nucleic Acids Research. 30(1):325-327. Natalie A. J. Kibble , M. Mehdi Sohani , Neil Shirley, Caitlin Byrt , Ute Roessner , Antony Bacic , Otto Schmidt and Carolyn J. Schultz;2009.Phylogenetic analysis and functional characterisation of strictosidine synthase-like genes in Arabidopsis thaliana. Functional Plant Biology 36(12) 1098-1109 Sohani, M., P. Schenk, C.J. Schultz and O. Schmidt. 2009. Phylogenetic and transcriptional analysis of a strictosidine synthase- like gene family in Arabidopsis thaliana reveals involvement in plant defence responses. Plant Biology 11(1): 105-117 |
