شناسایی In Silico ژن‌های دخیل در بیوسنتز توکوفرول در گیاه عدس (Lens culinaris)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت و اصلاح نباتات، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

توکوفرول ها (ویتامین E)، گروهی از ترکیبات آلی هستند که فعالیت‌های حیاتی را در سلول‌های گیاهی فراهم می‌کنند، دستگاه فتوسنتزی را از خسارت اکسیداتیو نوری در امان نگه داشته و باعث حفاظت غشای کلروپلاست از پروکسیداسیون لیپید می‌شوند؛ همچنین وجود آن‌ها در تغذیه انسانی ضروری است. در این تحقیق شش ژن‌ دخیل در بیوسنتز توکوفرول ها شامل: HPPD/PDS1، VTE5، HPT/VTE2، VTE3/APG1/IE35، TC/VTE1، γ-TMT/VTE4 و محصولات این ژن‌ها به کمک پایگاه‌های اطلاعاتی و نرم‌افزارهای بیوانفورماتیک، به صورت In Silico در گیاه عدس شناسایی شدند. ترسیم درخت فیلوژنتیکی با برنامه MEGA 7 نشان داد که اکثر این ژن‌ها در گیاه عدس با گیاهان هم‌خانواده خود مانند نخود و یونجه هومولوژی بالایی دارند. پیش‌بینی حضور دمین‌های حفاظت‌شده مشخص کرد که پروتئین HPPD دارای دو دمین و یک زیردمین و پروتئین های γ-TMT و VTE3 هر کدام دارای یک دمین حفاظت‌شده می‌باشند. نتایج حاصل از توصیف پروتئین‌ها با استفاده از ابزار ProtParam تعیین کرد که بالاترین فراوانی از نظر ترکیب اسیدهای آمینه متعلق به لوسین، سرین، گلایسین و کمترین فراوانی متعلق به دو اسیدآمینه سلنوسیستئین و پیرولیزین است. با استفاده از برنامه DeepLoc-1.0 پیش‌بینی شد که به غیر از پروتئین HPPD که محلول در سیتوپلاسم است، پنج پروتئین دیگر در فضای بین دو غشا پلاستیدها قرار می‌گیرند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

In Silico Identification of Genes Involved in Tocopherol Biosynthesis in Lentil Plant

نویسندگان [English]

  • Atefeh Majidi 1
  • Alireza Abbasi 1
  • Sajad Rashidi-Monfared 2
1 Department of Agronomy and Plant Breeding, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran
چکیده [English]

Tocopherols (Vitamin E) are an important group of organic compounds that realize vital activities in plant cells. They protect the photosynthetic system from photooxidation damages and prevent the lipid peroxidation of the chloroplast membrane. The presence of this plant organic compound in human nutrition is essential. In this research, six genes involved in the biosynthesis pathway of vitamin E including HPPD/ PDS1, VTE5, HPT/ VTE2, VTE3/ APG1/ IE35, TC/ VTE1, γ-TMT/ VTE4 and their products are identified in lentil plant using databases and bioinformatics software. After this identification, genes are implemented for breeding purposes of lentil through traditional breeding or modern biotechnology methods. According to the phylogenetic tree obtained by the MEGA 7 program, it was observed that most of these genes in the lentil have high homology to legume plants such as chickpea and alfalfa. In addition, the prediction of the presence of conserved domains revealed that the HPPD protein had two domains and one subdomain, and each of the proteins γ-TMT and VTE3 had only one conserved domain. Moreover, the results of the proteins description using ProtParam tool showed that the highest frequency with respect to the amino acids belonged to leucine, serine and glycine; by contrast, selenocysteine and pyrrolysine had the lowest frequency. The use of the DeepLoc-1.0 program predicted that only HPPD proteins were soluble in the cytoplasm, while five other proteins were located in the intermembrane space. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioinformatics
  • Gene
  • Lentil
  • Protein
  • vitamin E