بررسی بیوانفورماتیکی پروتئین (SQS) در پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه زیست شناسی سلولی و مولکولی، دانشکده علوم و فن‌آوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 گروه بیوتکنولوژِی و علوم زیستی، دانشکده علوم و فنآوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 گروه مهندسی کشاورزی، پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه دارویی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

چکیده

اسکوالن یک تری‌ترپن غیر اشباع با کاربردهای گسترده در داروسازی است. در این تحقیق تولید اسکوالن و بررسی بیوانفورماتیکی آن در چهار گونه‌ یوکاریوت تک‌سلولی و پرسلولی و پروکاریوت به منظور تفاوت این ژن در یوکاریوت‌ها و پروکاریوت ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز فیلوژنتیکی نشان داد که جلبک به عنوان یوکاریوت پرسلولی، مخمر به عنوان یوکاریوت تک‌سلولی و باکتری به عنوان پروکاریوت تک‌سلولی در یک گروه و گیاه در گروه مجزا قرار گرفت. درصد GC پروتئین SQS توسط GC Content Calculator و همچنین شاخص آلیفاتیک و شاخص ناپایداری توسط protparam بررسی شد. نتایج نشان داد که ژن SQS در دامنه‌ای از ناپایداری تا پایدار قرار دارد. آنالیز وجود توالی‌های سیگنال و آنالیز رهگیری محل استقرار نهایی پروتئین نشان داد که احتمال انتقال پروتئین SQS به میتوکندری، کلروپلاست و مسیر ترشحی بسیار پایین است و جزء پروتئین‌های سیگنال نیست. همچنین در گیاه Gymnema sylvestre مشخص شد که این پروتئین دارای سه دومین حافظت شده است. مقایسه‌ی ساختار ثانویه‌ پروتئین وجود صفحات آلفا را تایید کرد. مدل‌سازی سه بعدی این پروتئین در گیاه به روش همولوژی مدلینگ و با استفاده از پایگاه داده Swiss Model پس از انتخاب الگوی مناسب با میزان شباهت بالا که از پایگاه داده‌ی PDB استخراج شد، انجام گرفت. جهت اعتبارسنجی ساختاری مدل ترسیم شده سه‌بعدی و آنالیز استرئوشیمیایی، نمودار راماچاندران ترسیم و زوایای دی‌هیدرال محاسبه شدند. نتایج ارزیابی کیفیت ساختاری نشان داد که مدل‌های پیشنهادی دارای کیفیت و پایداری مناسبی می‌باشند. مطالعه‌ ساختار پروتئین می‌تواند به درک عملکرد پروتئین کمک کند و بررسی جزئیات ساختار آن می‌تواند در مطالعات جایگاه فعال پروتئین و داکینگ سودمند باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Bioinformatic Investigation of Protein Stability (SQS) in Prokaryotes and Eukaryotes

نویسندگان [English]

  • Maryam Mehdizadeh hakkak 1
  • Masoud Tohidfar 2
  • Mohammad Hossein Mirjalili 3
1 Ph.D. Student of Agricultural Biotechnology, Biotechnology and Life Science Department, Shahid Beheshti University , Tehran, Iran
2 Department of Cell and Molecular Biology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
3 Department of Agricultural Engineering, Research Institute of Medicinal Plants and Raw Materials, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Squalane is an unsaturated triterpene that has wide applications in pharmaceuticals. In this research, the production of squalene and its bioinformatic analysis in four species of unicellular and multicellular eukaryotes and prokaryotes were investigated in order to determine the difference of this gene in eukaryotes and prokaryotes. The results of phylogenetic analysis showed that algae as multicellular eukaryotes, yeast as single-celled eukaryote and bacteria as single-celled prokaryote were placed in one group and plants were placed in a separate group. GC percentage of SQS protein was evaluated by GC Content Calculator, as well as aliphatic index and instability index by protparam. The results showed that the SQS gene is in a range from unstable to stable. The analysis of the presence of signal sequences and the analysis of the detection of the final location of the protein showed that the possibility of transferring the SQS protein to the mitochondria, chloroplast and secretory pathway is very low and it is not among the signal proteins. It was also found in Gymnema sylvestre that this protein has three protected domains. The comparison of the secondary structure of the protein confirmed the existence of alpha sheets. 3D modeling of this protein in plant was done by homology modeling method and using Swiss Model database after selecting a suitable model with high similarity which was extracted from PDB database. In order to validate the structure of the drawn three-dimensional model and stereochemical analysis, the Ramachandran diagram was drawn and the dihedral angles were calculated. The results of structural quality evaluation showed that the proposed models have good quality and stability. The study of the protein structure can help to understand the function of the protein, and studying the details of its structure can be useful in the studies of the active site of the protein and docking.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aliphatic Index
  • 3D modeling
  • GC Percentage
  • Phylogenetic Analysis
  • SQS protein

مراجع

Ačimovič, J., & Rozman, D. (2013). Steroidal triterpenes of cholesterol synthesis, Molecules, 18, 4002-4017. Brown, AK. Sridharan, S. Kremer, L. Lindenberg, S. Dover, LG. Sacchettini, JC. & Besra, GS. (2005). Probing the mechanism of the Mycobacterium tuberculosis beta-ketoacyl-acyl carrier protein synthase III mtFabH: factors influencing catalysis and substrate specificity. Journal of Biological Chemistry, 18, 54-63. Burge, C., & Karlin, S. (1997). Prediction of complete gene structures in human genomic DNA. Journal of molecular biology, 268(1), 78-94 Cao, H. (2011). Structure-function analysis of diacyl-glycerol acyitransferase sequences from 70 organism. BMC research notes, 4, 249-279. Fallah Ziarani1, M. & Safaeizadeh, M. (2022). In Silico Analysis of Sucrose: Froctan 6- Froctose Transferase Gene in Triticum aestivum L. Crop Biotechnology, 11(4), 97-114. Fallah ziarani, M., M. Tohidfar & Aminfar, Z. (2017). Bioinformatic analysis of Acyl Carier Protein (ACP) in eukaryotes and prokaryotes. Crop Biotechnology, 17, 15-29. Fallah ziarani, M., M. Tohidfar, Mirjalili, M & Ahmadi Gavlighi, H. (2021) A Bioinformatics Analysis of Antibacterial Peptides in Five Species of Prokaryote and Eukaryote and the Evaluation of Antibacterial Effects of Nisin on Gram-positive and Gram-negative Bacteria. Biological Journal of Microorganisms, 10 (39), 28-50. Ferguson, AA. Jiang, N. & Pack, M. (2011). Recycling and reshaping genes through GC-biased acquisition. Mobile Genetic Elements, 15, 2134-2141. Labadorf, A. Link, A. & Rogers, MF. (2010). Genome-wide analysis of alternative splicing in chlamydomonas reinhardtii. BMC Genomics, 11, 114-124. Lovell, SC. Davis, IW. Arendall, WB. de Bakker, PI. Word, JM. Prisant, MG. & Richardson, DC. (2003). Structure validation by Cα geometry: ϕ, ψ and Cβ deviation. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics, 50 (3), 437-450. Matsuura, H., Watanabe, M. M., & Kaya, K. (2012) Squalene quantification using octadecyl benzene as the internal standard," Procedia Environmental Sciences, 15, 43-46. Mortazavi, M., Zarenezhad, M., Alavian, S. M., Gholamzadeh, S., Malekpour, A., Ghorbani, M., et al., 2016 Bioinformatic Analysis of Codon Usage and Phylogenetic Relationships in Different Genotypes of the Hepatitis C Virus, Hepatitis Monthly, 16, 1-8. Misumi, C. Yoshida, Y. & Nishida, K. (2011). Genome analyses and its significance in four unicellular algaeand Thalassiosira pseunana. J. Plant. Res, 121, 3-17. Murakami, M. Matsushika, A. Ashikari, M. Yamashino, T. & Mizuno, T. (2005). Circadian-associated rice pseudo response regulators (OsPRRs): insight into the control of flowering time. Biosci. Biotechnol. Biochem, 69, 410- 414. Schwede, T. Kopp, J. Guex, N. & Peitsch, MC. (2003). SWISS-MODEL: an automated protein homology-modeling server. Nucleic Acids Research, 31, 3381-3385.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار