مطالعه بیوانفورماتیک پروتئین های LEA درگیر در تحمل به تنش خشکی در جو (Hordum vulgare L.) و برنج (Oryza sativa L.)

پروتئین های تجمع کننده در اواخر دوره جنینی (LEA) در کاهش صدمات سلولی در هنگام کمبود آب و جلوگیری از توده ای شدن پروتئین های سلول در اثر تنش اسمزی و انجماد نقش دارند. افزایش بیان برخی ژن های کد کننده این پروتئین ها منجر به افزایش مقاومت به تنش هایی چون کم آبی، سرما و شوری در بسیاری از گیاهان شده است. تحلیل داده های زیستی با کمک ابزارهای بیوانفورماتیک، نقش مهمی در بررسی ژن ها و پروتئین ها و پیشگویی کارکرد آنها در پاسخ به تنش ها دارد .

مواد و روش ها: 

در این تحقیق به منظور مطالعه پروتئین های LEA در دو غله مهم جو و برنج (متحمل و حساس به تنش)، توالی های مذکور از پایگاه های اطلاعاتی استخراج و با نرم افزار ClustalW درخت فیلوژنی رسم شد. پس از بررسی کلاس های مختلف LEA در گروه های حاصله، پروتئین ها با طول کوتاه حذف و تعدادی از پروتئین های مختلف مربوط به کلاس های پروتئینی متفاوت انتخاب گردید. اطلاعات مربوط به خصوصیات توالی ها، موتیف آنها، پیش بینی جایگاه درون سلولی و آنالیز باندهای هیدروژنی و غیر هیدروژنی و بررسی فعالیت بیولوژیکی و مولکولی با استفاده از پایگاه های اطلاعاتی ProtParam، EXPASY، MEME، SMART، WoLF PSORT، PIC، WHAT IF و نرم افزار Blast2GO به دست آمد. ساختار سه بعدی این پروتئین ها با استفاده از نرم افزارDiscovery Studio ، HyperChem،MODELLER v.10 و SPDBV مدل سازی گردید.

گروه بندی پروتئین ها را در هفت گروه مجزا قرار داد که دهیدرین ها بیشترین تعداد توالی را در برگرفتند. اکثر پروتئین ها  کوچک بوده و دارای وزن مولکولی کمتر از 30 کیلودالتون می باشد. همچنین عموم توالی ها دارای بار سطحی بالا می باشند که دلیلی بر آب دوستی و ساختار قابل انعطاف آنها جهت تشکیل ساختار چپرونی برای محافظت در برابر تنش می باشد. جایگاه درون سلولی آنها نشان داد که این پروتئین ها در محل هسته سلول قرار دارند. بررسی موتیف ها در گروه های مختلف نشانگر حضور مکان های حفاظت شده در بین اعضای یک گروه می باشد. پیش بینی فعالیت مولکولی و بیولوژی توالی ها، بیانگر نقش این پروتئین ها به تفکیک گروه های حاصله در مقاومت به تنش ها ازجمله تنش خشکی و فولدینگ از طریق فعالیت بایندینگ و یا کاتالیک می باشد.

نتیجه گیری: 

گیاه جو به عنوان گیاه مقاوم به تنش عمدتا دارای توالی های دهیدرین و گیاه برنج به عنوان گیاه حساس به تنش عمدتا توالی های LEA4 و LEA2 را در بر دارند.