شناسایی خانواده ژنی فاکتور پاسخ گو به اکسین (ARF) در گل گاوزبان (plantagineum Echium) با استفاده از تجزیه وتحلیل ژنومی

سابقه و هدف: فاکتورهای رونویسی پاسخ­گو به اکسین (ARF) نقش کلیدی در تنظیم رشد و نمو اندام­های گیاهی مانند ریشه­ها، ساقه­ها، برگ­ها و اندام­های تولیدمثلی مانند گل­ها و میوه­ها دارند. تجزیه وتحلیل ژنومی ARF می تواند درک نقش تنظیمی آنها را در رشد و توسعه دانش ما بهبود ببخشد. اگرچه خانواده ژن ARF در برخی از گونه های گیاهی مطالعه شده است، اما ویژگی های ساختاری، تکامل مولکولی و پروفایل بیانی آنها در گل گاوزبان هنوز مشخص نیست. هدف این مطالعه به دست­ آوردن بینش بهتر در مورد ویژگی­های ساختاری و عملکردی متمایز در بین پروتئین­های ARF در گل گاوزبان پلانتاگینیوم (plantagineum Echium) است.مواد و روش­ها در این مطالعه یک تجزیه وتحلیل جامع در کل ژنوم برای یافتن تمام اعضای خانواده ARF در گل گاوزبان پلانتاگینیوم بر پایه دو روش ۱) پروفایل های مخفی مدل مارکوف (HMM) اعضای خانواده ژنی ARF و ۲) هم­ردیفی در برابر توالی­های پروتئینی ARF آرابیدوبسیس (thaliana Arabidopsis) انجام شد. موتیف های حفاظت شده ژن های ARF شناسایی شد. نقشه کروموزومی و جایگاه ژن­های ARF با استفاده از mapchart، روابط فیلوژنتیکی با استفاده از FastTree و ویژگی های پروتئینی آنها با استفاده از سرور آنلاین Expasy-ProtParam بررسی گردید. برای بررسی روابط فیلوژنتیکی پروتئین های ARF گل گاوزبان، درخت فیلوژنتیک با استفاده از هم ترازی توالی های پروتئینی گل گاوزبان رسم شد. تفسیر کارکردی و طبقه­بندی هستی­شناسی ژن­ها با استفاده از وب سرور g:Profiler تعیین شد. شبکه تعاملی به منظور شناسایی ژن­های با بیان مشترک با استفاده از وب سرور GeneMANIA پیش بینی شد.نتایج براساس تجزیه وتحلیل گسترده ژنوم، در مجموع ۲۸ ژن ARF شناسایی شد که به طور گسترده در کروموزوم های گیاه گل گاوزبان توزیع شده­اند. این ژن­ها فعالیت تنظیم کننده رونویسی دارند و با توجه به ماهیت توالی نقش فعال کننده یا سرکوب­کنندگی دارند. پیش بینی مکان درون سلولی نشان داد که پروتئین های ARF گل گاوزبان در هسته بیشترین حضور را دارند. تجزیه وتحلیل فیلوژنتیکی پروتئین­های خانواده ژنی ARF منجر به تشکیل چهار کلاس اصلی شد که هر گروه از نظر کارکرد اختصاصی است و بینش­هایی را در مورد روابط ارتولوگ مختلف ارائه می­دهد. این مطالعه خانواده ژن ARF گل گاوزبان و ارتباط تکاملی آن با اعضای این خانواده را در گونه آرابیدوبسیس مشخص می­کند. این موضوع می­تواند در شناسایی ژن های ARF و عملکرد آنها کمک کند. تجزیه وتحلیل موتیف­های حفاظت شده و جستجوی دمین در توالی­های پروتئینی ARF نشان داد که پروتئین­های ARF دارای دمین­های اتصال DNA مانند B۳ و دمین Auxin_resp در ساختار خود هستند. تجزیه وتحلیل ترم های هستی­شناسی ژن (term GO) در دسته فرایند بیولوژیکی نشان داد که تنظیم فرایند سلولی، تنظیم فرایند متابولیک، پاسخ به محرک، سیگنالینگ و تنظیم بیولوژیکی معنی­دارترین GO ترم­ها را به خود اختصاص داده است.نتیجه­ گیرینتایج این مطالعه بستری را برای شناسایی ژن­های ARF و روشن شدن عملکرد آنها در گاوزبان E plantagineum فراهم می کند که برای تحقیقات آینده در جهت کشف و تایید عملکرد بیشتر این ژن­ها مفید خواهد بود.

کلیدواژه ها:

بیان ، عوامل رونویسی ARF ، گیاه دارویی گاوزبان ، هستی شناسی ژن