آنالیز in silico ژن 6- فروکتوز ترانسفراز در Triticum aestivum L.

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

2 استادیار گروه زیست‌شناسی سلولی-مولکولی، دانشکده‌ی علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

ساکارز: فروکتان 6- فروکتوزیل ترنسفراز آنزیمی است که انتقال گروه فروکتوزیل از ساکارز را به گیرنده‌های مختلف کاتالیز می‌کند. اهمیت این پروتئین به دلیل نقش آن در افزایش مقاومت گیاه در برابر تنش‌ها می‌باشد. به دلیل اهمیت انتقال ساکارز در سلول، این ژن به کمک پایگاه‌های مختلف اطلاعاتی و نرم‌افزارهای گوناگون بیوانفورماتیک مطالعه گردید و با ژن‌های دخیل در هیدرولیز O-glycosyle در گندم و نیز ژن‌هایی از دیگر گونه‌های گیاهی مورد مقایسه قرار گرفت. آنالیز فیلوژنی 21 گونه مورد بررسی را در هشت گروه مجزا قرار داد. با برنامه FgenesH بر روی رشته مثبت این ژن یک اگزون شناسایی گردید و مشخص گردید که پروتئین پیش‌بینی شده آن 619 اسید آمینه طول دارد. با برنامه MapViewer مشخص شد که توالی حامل ژن ساکارز: فروکتـان 6 -فروکتوزیـل ترانسـفراز (6-SFT) اکسشن (JQ728011) بر روی کروموزوم شماره 4 گندم قراردارد. نقطه ایزوالکتریک (pI) پروتئین مورد نظر19/5، بار خالص آن 24- می‌باشد و بررسی شاخص ناپایداری Instability indx)) نشان داد که این پروتئین عمر بالایی دارد. وزن مولکولی پروتئین ساکارز: فروکتـان 6- فروکتوزیل ترانسفراز معادل 68 کیلو دالتون دالتون تعیین شد و از نظر پدیدایی (Ontology) این پروتئین در داخل سلول می‌ماند. این پروتئین دارای دو دمین حفاظت‌شده PF00251 (Glyco- hydrolasy) و SSF75005 (Arabinana) در انتهای آمینی و یک دمین SSF49899 (Cancanava) در انتهای کربوکسیلی می‌باشد. استنباط گردید که این پروتئین به واسطه دمین Glyco-hydrolasy پس از سنتز در سیتوپلاسم به هسته انتقال یافته و باعث تنظیم هیدرولیز O-glycosyle در گندم می‌گردد. مقایسه ساختار ثانویه پروتئین وجود صفحات آلفا را تأیید کرد. مدل‌سازی سه بعدی این پروتئین در گندم به روش همولوژی مدلینگ و با استفاده از پایگاه داده Swiss Model پس از انتخاب الگوی مناسب با میزان شباهت بالا که از پایگاه داده 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]

In Silico Analysis of Sucrose: Froctan 6- Froctose Transferase Gene in Triticum aestivum L.

نویسندگان [English]

  • Masoumeh Fallah Ziarani 1
  • Mehdi Safaeizadeh 2
1 Ph.D. Student in Plant Biotechnology, Faculty of Life Science and Biotechnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
2 Assistant Prof., Faculty of Life Science and Biotechnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Sucrose Froctan 6 fructosyl transferase is an enzyme that catalyzes the transfer of the fructosyl group from sucrose to various receptors. The importance of this protein is due to its role in increasing plant resistance against stresses. Due to the importance of sucrose transport in the cell, this gene was studied with the help of various databases and various bioinformatics software and it was compared with genes involved in the hydrolysis of O-glycosyl in wheat as well as genes of other plant species. Phylogenetic analysis divided 21 haplotypes into eight distinct groups. An exon was detected on the positive strand of this gene by FgenesH program and it was found that its predicted protein is 619 amino acids long. MapViewer revealed that the sequence carrying the Sucrose Froctan 6 fructosyl transferase (6-sft) access gene (JQ728011) is located on chromosome 4 of wheat. The isoelectric point (pI) of the target protein is 5.19, its net charge is -24 and examination of the Instability index showed that this protein has a long life. The molecular weight of Sucrose Froctan 6 fructosyl transferase (6-sft) protein was 6877.38 Da and ontologically, the 6-sft protein remains inside the cell. This protein has two protected domains PF00251 (Glyco-hydrolasy) and SSF75005 (Arabinana) at the N-terminus and a domain is SSF49899 (Cancanava) at the end of C. It was inferred that this protein was transported to the nucleus by the domain glyco-hydrolasy after synthesis in the cytoplasm and regulates O-glycosyle hydrolysis in wheat. Comparison of the secondary structure of the protein confirmed the existence of alpha plates. Three-dimensional modeling of this protein in wheat was performed by homology modeling method using Swiss Model database after selecting the appropriate model with high similarity that was extracted from PDB database. To validation of modeled structure and esterochemical analysis, Ramachandran plot was drawn and dihydral angles were calculated. Structural quality evaluation results showed that the proposed models are good quality and stability. The study of protein structure may help to understand protein function and the details of its structure can be useful in studies of the active site of the protein and docking.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transfer of fructosyl group
  • Three-dimensional structure
  • Domain protected
  • Stress resistance
  • O- glycosyle hydrolysis

مراجع

Bancal, P., Carpita, NC., & Gaudillère, JP. (1992). Differences in fructan accumulated in induced and field-grown wheat planis: an elongation- trimming pathway for their synthesis. New I’hytol, 120, 450- 457. Bancal, P., Gibeaut, DM., & Carpita NC. (1993). Analytical methods for the determination of fructan structure and biosynthesis. In M Suzuki, NJ Chatterton, eds, Science and Technology of Fructans. CRC Press, 32, 81-118. 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. J. Biol. Chem., 18, 54-63. Burge, C., & Karlin, S. (1997). Prediction of complete gene structures in human genomic DNA. J Mol. Biol, 268, 78-94. Cao, H. (2011). Structure-function analysis of diacyl-glycerol acyitransferase sequences from 70 organism. BMC Researxh Notes, 4, 249-279. Carlson, CS., Thomas, DJ., Eberle, MA., Swanson, JE., Livingston, RJ., Rieder, MJ., & Nickerson, DA. (2005). Genomic regions exhibiting positive selection identified from dense genotype data. Genome Research, 13, 120-131. Fallah Ziarani, M., Masoud, T., & Zahra, A. (2017). Bioinformatic analysis of Acyl Carier Protein (ACP) in eukaryotes and prokaryotes. Crop Biotech, 17, 15-29. Ferguson, AA., Jiang, N., & Pack, M. (2011). Recycling and reshaping genes through GC-biased acquisition. Mobile Genetic Elements, 15, 2134-2141. Guex, N., & Peitsch, MC. (1997). SWISS‐MODEL and the Swiss‐Pdb Viewer: an environment for comparative protein modeling. lectrophoresis, 18 (15), 2714-2723. Hasegawa, PM., Bressan, RA., Zhu, K., & Bohnert, HJ. (2000). Plant cellular and molecular responses to high salinity. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 51, 463-99. Jenks, MA., Hasegawa, PM., & Jain, SM. (2007). Advances in Molecular Breeding Toward Drought and Salt Tolerant Crops. Springer. The Netherlands. Jun-Zhi, W., Jerry, C., & Steve, RL. (2001). Expression of sucrose: fructan 6 fructosyltransferase (6-SFT) and myo -inositol 1-phosphate synthase (MIPS) genes in barley (Hordeum vulgare) leaves. Journal of Plant Physiology, 158, 635- 643. Karim, MA., Nawata, E., & Shigenaga, S. (1993). Effect of salinity and temperature on yield, mineral ion concentrations and physiology in hexaploid triticale (X Triticosecale Wittmack). Japenese Journal of Crop Science, 62, 419-428. Kojima, S., Takahashi, Y., Kobayashi, Y. Monna, L., Sasaki, T., Araki, T., & Yano, M. (2002). Hd3a, a rice ortholog of the Arabidopsis FT gene, promotes transition to flowering downstream of Hd1 under short-day conditions. Plant Cell Physiol, 43, 1096-1105. 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. Misumi, C., Yoshida, Y., & Nishida, K. (2011). Genone 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. Nathalie, D., Karlheinz, B., Urs, S., Andres, W., & Pierre, B. (1995). Sucrose: Fructan 6=Fructosyltransferase, a Key Enzyme for Diverting Carbon from Sucrose to Fructan in Barley Leaves. Plant Physiol, 107, 1249- 1255. Pettersen, EF., Goddard, TD., Huang, CC., Couch, GS., Greenblatt, DM., Meng, EC., & Ferrin, TE. (2004). UCSF Chimera-avisualization system for exploratory research and analysis. Journal of Computational Chemistry, 25(13), 1605-1612. Salekdeh, GH., Siopongco, J., Wade, LJ., Ghareyazie, B., & Bennett, J. (2002). A proteomics approach to analyzing drought- and salt- responsiveness in rice. Field Crops Research, 76, 199-219. 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