عنوان

تجزیه بیوانفورماتیکی برخی از پروتئین‌های مهم درگیر در تحمل به تنش کمبود آب در گیاهان

‭۱۸۰۳۲پ‬

per

تجزیه بیوانفورماتیکی برخی از پروتئین‌های مهم درگیر در تحمل به تنش کمبود آب در گیاهان

/میثم کریم‌پور ذوالبنی

: کشاورزی

، ‮‭۱۳۹۶‬

، افشاری

چاپی

کارشناسی ارشد

بیوتکنولوژی کشاورزی

‮‭۱۳۹۶/۰۶/۲۱‬

تبریز

کمبود آب یکی از مهمترین تنش‌صهای محیطی است که باعث اختلال در رشد طبیعی گیاهان می‌صشود .در گیاهان تغییرات پروتئین‌صصها یکی از پاسخ‌صهای آن‌صها به تنش کمبود آب است که نحوه عمل این پروتئین‌صها در زمان کم‌صآبی را می‌صتوان از طریق ابزارهای بیوانفورماتیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار داد .در این پژوهش نحوه عملکرد سه مورد از مهمترین پروتئین‌صهای درگیر در افزایش توان تحمل گیاهان به تنش کمبود آب در چند گونه گیاهی، با نام‌صهای ‮‭HKT‬ ، ‮‭P۵CS‬ ، ‮‭CDPK‬ به دلیل اهمیت زیادی که در مورد مطالعات تنش کمبود آب در گیاهان دارند، از طریق تعدادی از نرم‌صافزارهای بیوانفورماتیکی مورد بررسی قرار گرفت .در بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی این پروتئین‌صها به وسیله نرم‌صافزار ‮‭Protparam‬ در ‮‭HKT‬ اکثرا به دلیل این‌صکه شاخص ناپایداری آن‌صها زیر ‮‭۴۰‬ بدست آمد، پروتئین‌صهای پایداری هستند و نیمه عمر همه‌ص‍ آن‌صها ‮‭۱۰‬ ساعت در مخمر بدست آمد در مورد ‮‭P۵CS‬ ، تمام پروتئین‌صهای موجود در گونه‌صهای مورد بررسی پایدار بوده و نرم‌صافزار نیمه عمر ‮‭۱۰‬ ساعت در مخمر را برای این پروتئین ارائه داد در مورد ‮‭CDPK‬ ، بر خلاف دو پروتئین قبلی، این پروتئین‌صها ناپایدار بوده و برنامه نیمه عمر ‮‭۱۰‬ ساعت در مخمر را برای آن‌صها ارائه داد .در بررسی وضعیت قرارگیری این پروتئین‌صها در سلول با استفاده از دو نرم‌صافزار ‮‭Protscale‬ و ‮‭TMHMM‬ ، مشخص شد که، ‮‭HKT‬ پروتئین‌صهای به شدت آبگریز هستند که بیشتر ساختمان آن‌صها در داخل غشا قرار می‌صگیرد و از طریق تشکیل کانال جذب پتاسیمی باعث جذب بیشتر پتاسیم در سلول شده و مانع از کاهش هدر رفت آب سلول در زمان کم‌صآبی می‌صشود، ‮‭P۵CS‬ که در سنتز پرولین دخالت دارد و از این طریق مانع از کاهش هدر رفت آب در زمان کم‌صآبی می‌صشود، بیشتر ساختمان این پروتئین در داخل سلول و چسبیده به غشا قرار می‌صگیرد و ‮‭CDPK‬ نیز که از طریق افزایش جذب کلسیم مانع از کاهش آب گیاه در زمان کم‌صآبی می‌صشود، در داخل سلول قرار می‌صگیرد.در مورد تغییرات پس از ترجمه این پروتئین‌صها از نرم‌صافزار ‮‭Scanprosite‬ استفاده شد که در مورد هر سه پروتئین، در برخی از قسمت‌صهای توالی‌صهای آمینواسیدی این پروتئین‌صها در گونه‌صهای مورد بررسی نشانه‌صهایی از فسفریله شدن، گلیکوزیله شدن و مریستوئیله شدن مشاهده شد که فسفریله شدن نقش بسیار مهمی در انتقال پیام تنش ایفا می‌صکند و گلیکوزیله شدن و مریستوئیله شدن هم نقش مهمی در جذب بیشتر عناصر مورد نیاز در این پروتئین‌صها در زمان کم‌صآبی ایفا می‌صکنند .برای شناسایی دامین‌صهای این پروتئین‌صها از سه نرم‌صافزار ‮‭Interproscan‬ ، ‮‭CD Search‬ و ‮‭Motif scan‬ استفاده شد که برای ‮‭HKT‬ دامین‌صهایی با نام ‮‭Cyloplasmic Domain‬ ، ‮‭TMhelix Domain‬ و ‮‭TrK‬ شناسایی شد که در جذب بیشتر پتاسیم در زمان کم‌صآبی فعالیت دارند برای ‮‭P۵CS‬ دامین‌صهایی با نام‮‭kinas - Glutamat ۵‬، ‮‭Glutamate‬ و ‮‭Aspartat‬ شناسایی شد که در بیوسنتز پرولین دخالت دارند و برای ‮‭CDPK‬ دامینی به اسم‮‭hand Domain - EF‬شناسایی شد که این دامین در جذب کلسیم برای کاهش هدر رفت آب در زمان کم‌صآبی شرکت دارند .در رسم درخت فیلوژنتیکی به وسیله نرم‌صافزار ‮‭Clustal Omega‬ ، در درخت فیلوژنتیکی رسم شده برای گونه‌صهای مورد بررسی در مورد پروتئین ‮‭HKT‬ ، گونه‌صهای ‮‭Aegilops tauschii‬ و ‮‭Puccinellia tenuiflora‬ در یک گروه و گونه‌صهای ‮‭Aeluropus lagopoides‬ و ‮‭Oryza sativa‬ در یک گروه دیگر قرار می‌صگیرند، در مورد ‮‭P۵CS‬ ، گونه‌صهای ‮‭Arundo donax‬ و ‮‭Cucumis melo subsp. Melo‬ در یک گروه و گونه‌صهای ‮‭Oryza sativa‬ و ‮‭Zea mays‬ در یک گروه مجزا قرار می‌صگیرند و در مورد ‮‭CDPK‬ ، گونه‌صهای ‮‭Arundo donax‬ و ‮‭Oryza sativa‬ در یک گروه و گونه‌صهای ‮‭Daucus carota‬ و ‮‭Hurdeum brevisubulatum‬ در یک گروه مجزا قرار می‌صگیرند .در بررسی ساختار دو بعدی این پروتئین مشخص شد که در مورد هر سه پروتئین تعداد مارپیچ‌صهای آلفا بیشتر از صفحات بتا است که در پایداری پروتئین برای عملکرد آن‌صها این مارپیچ‌صهای آلفا بسیار ضروری هستند که این نتایج با استفاده از نرم‌صافزار ‮‭Psipred‬ بدست آمد

Water scarcity is one of the most important environmental stresses that interferes with the natural growth of plants. In plants, changes in proteins are one of their responses to water stress, and the way in which these proteins can be used during low water can be analyzed through bioinformatics tools. In this research, three of the most important proteins involved in increasing the plant tolerance to water deficit stress in several plant species, called HKT, P5CS, and CDPK, are of great importance in studies of water deficit stress in plants , Was examined through a number of bioinformatics software. In the study of the physicochemical properties of these proteins by the Protparam software; in HKT, most of the proteins were stable due to their instability index of 40 and their half-life was 10 hours in yeast In the case of P5CS, all proteins found in the studied species were stable and the software provided a half-life of 10 hours in the yeast for this protein; in the case of CDPK, unlike the two previous proteins, this protein It is unstable and provides a half-life program for 10 hours in yeast. In examining the position of these proteins in the cell using Protscale and TMHMM, it was found that HKT is highly hydrophobic proteins, most of which are located inside the membrane, and through formation The potassium absorption channel causes more potassium intake in the cell and prevents water loss in the cell's water during short periods of time, P5CS that interferes with proline synthesis, thereby preventing waste of water during low water levels. Most of the structure of this protein lies inside the cell and adheres to the membrane, and CDPK, which, by increasing the absorption of calcium, prevents water loss in the plant during low water, inside the cello . In the case of changes after translating these proteins, the Scanprosite software was used. For all three proteins, in some parts of the amino acid sequences, these proteins were detected in the examined species. Some of the phosphorylation, glycation, and mercury formation were observed that phosphorylation plays a very important role in transmitting stress messages, and glycation and mercury formation play an important role in absorbing the elements needed in these proteins at a low cost. They play water. To identify the domains of these proteins, three interproscan, CD Search and Motif scan software were used. For HKT, domains known as Cyloplasmic Domain, TMhelix Domain and TrK were identified that absorbed potassium in less time. For P5CS, domains known as Glutamat 5-kinas, Glutamate and Aspartat were identified that interfere with proline biosynthesis and were identified for the CDPK domain called EF-hand Domain, which was used to absorb calcium to reduce water loss in Time is low. In the phylogenetic tree drawing by Clustal Omega software, a phylogenetic tree has been designed for the species studied for the HKT protein, the species Aegilops tauschii and Puccinellia tenuiflora in a group and the species Aeluropus lagopoides and Oryza sativa in one The other group is P5CS, the species Arundo donax and Cucumis melo subsp. Melo in a group and the species Oryza sativa and Zea mays are in a separate group and in the case of CDPK, Arundo donax and Oryza sativa species in one group and the species Daucus carota and Hurdeum brevisubulatum in a separate group Are located. In examining the two-dimensional structure of this protein, it was found that in the case of all three proteins, the number of alpha scales is higher than that of beta plates, which is very essential for the stability of the protein for their function, which is very important for these alpha scales. These results are obtained using a soft Psipred was obtained

کریم‌پور ذوالبنی، میثم

نوروزی، مجید، استاد راهنما

بنده حق، علی، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی