پ۲۵۴۱۴
per
بررسی ساختاری و عملکردی پروتئین های شوک حرارتی 22 و 25 با روشهای بیوانفورماتیک
محمد سلیمان اختیاری
دامپزشکی
۱۴۰۰
۱۵۸ص.
سی دی
کارشناسی ارشد
بیوشیمی بالینی
۱۴۰۰/۰۶/۳۱
چكيدهپروتئين¬هاي شوك حرارتي كوچك خانواده¬اي از پروتئين¬هاي شوك حرارتي هستند كه با وزن مولكولي نسبتاً كم و وجود يك دومن حفاظت شده به نام آلفا-كرستالين در ساختارشان شناخته ميشوند. پروتئين¬هاي شوك حرارتي كوچك در اعمال سلولی مختلفی مانند مقاومت در برابر استرس، تجزیه پروتئین، حفظ یکپارچگی اسکلت سلول، مرگ سلولی، تمایز، چرخه سلولی و انتقال پیام شرکت دارند. در مطالعه حاضر سعي شد تا با استفاده از پايگاه¬هاي اطلاعات پروتئيني و ژني و نيز با استفاده از ابزارهاي مختلف بيوانفورماتيكي اطلاعات ساختار ژني، ساختار پروتئيني و عملكردهاي HSPB8 و HSPB9 گردآوري شد و ويژگي¬هاي خاص گونه¬اي نيز بررسي شد. در مورد توالي هاي تنظيمي پروموتر تفاوتهايي بين گونه¬هاي مختلف مشاهده شد. جعبه TATA در پروموتر hspb9 وجود نداشت. همچنين جعبه هاي GC و CAAT در همه پروموترهاي بررسي شده همزمان و باهم حضور نداشتند. تفاوت و تنوع بين گونه¬اي در عناصر تنظيمي پروموتر تأیید می¬کند که ژنهاي اورتولوگ ممكن است مكانيسمهاي تنظيمي متفاوتي داشته باشند. ژن hspb9 در مرغ داراي اينترون و در ساير گونه ها فاقد اينترون بود. با توجه به نقش اينترون بر بيان ژن، اين يافته ميتواند نشان دهنده بيان متفاوت اين ژن در مرغ نسبت به ساير گونه¬ها باشد. بر خلاف برخي گزارشهاي قبلي نتايج مطالعه حاضر نشان داد كه HSPB8 و HSPB9 در شرايط طبيعي در بسياري بافتها و در اغلب گونههاي مورد مطالعه بيان ميشوند. از نظر ساختاري اگرچه HSPB8 و HSPB9 در همه گونه¬هاي بررسي شده از الگوي كلي ساختار پروتئين¬هاي شوك حرارتي كوچك يعني وجود دومن آلفا-كريستالين در سمت مياني و دومن¬هاي آمين و كربوكسيل نامنظم در دو سمت آن پيروي كردند، اما برخي تفاوتها و ويژگي¬هاي خاص در توالي و ساختار آنها نيز وجود داشت. فقدان برخي موتيفهاي ساختاري لازم براي برهمكنشهاي بين مولكولي در HSPB8 و يا وجود برخي موتيفهاي ساختاري در HSPB9 مرغ و زبرافيش از جمله مهمترين اين شاخصه¬ها بود. اين تفاوتهاي ديده شده در توالي و ساختار HSPB8 و HSPB9 موجب تنوع در ساختار و عملكرد آنها ميشود. با وجود اينكه HSPB8 و HSPB9 فاقد پپتيد پيام براي ترشح از طريق دستگاه گلژي هستند و هيچ اطلاعاتي درباره ترشح اين پروتئين¬ها از سلول وجود نداشت اما مطالعه حاضر نشان داد كه اين پروتئين¬ها داراي توالي-هايي براي برهمكنش با غشا هستند و ممكن است در مكانهايي به غير از سيتوپلاسم و هسته نيز حضور داشته باشند. بررسي¬ها نشان داد كه HSPB9 مرغ ميتواند يك پروتئين ميتوكندريايي و در ارتباط با ميتوكندري نيز باشد. ابن يافته ها ميتواند نقشهاي جديدي را براي اين پروتئينها پيشنهاد كند. بررسي توالي، برهمكنش¬ها و ساختار HSPB8 و HSPB9 و نيز پيش¬بيني¬هاي انجام شده درباره عملكردهاي آنها نشان مي¬دهد كه اين پروتئين¬ها ميتوانند داراي عملكردهايي جديدي باشند كه پيش از براي آنها توصيف نشده اند. وجود ريشه¬هاي سيستئين حساس به اكسيداسيون، داشتن يك جايگاه اتصال براي فاكتورهاي رونويسي دخيل در تنظيم سيستم آنتي اكسيداني، برهمكنش با اجزاي سيستم آنتي اكسيداني و قابليت اتصال به فلزات همگي حاكي از دخالت احتمالي HSPB8 و HSPB9 در سيستم آنتي¬اكسيداني و تنظيم ردوكس سلولي هستند. همچنين احتمال برهمكنش با برخي از پروتئين¬هاي اصلي مسير آپوپتوز در كنار احتمال برهمكنش با سيتوكروم c ميتواند نقشي براي HSPB8 و HSPB9 در مسير آپوپتوز را پيشنهاد كند. بنابراين اورتولوگ¬هاي مختلف HSPB8 و HSPB9 ميتوانند معماري ژني، مكانيسمهاي تنظيمي، ويژگي¬هاي ساختاري و عملكردهاي متفاوتي داشته باشند كه بسياري از جنبه¬هاي آن¬ها و به خصوص در برخي از گونه¬ها كاملا شناخته نشده است. نتايج مطالعات مشابه با مطالعه حاضر ممكن است با در نظر گرفتن احتمالها و با ارائه پيش¬بيني¬ها راه را براي مطالعات تجربي آينده نشان دهد.
AbstractSmall heat shock proteins are a family of heat shock proteins known for their relatively low molecular weight and the presence of a conserved domain called alpha-crystalline in their structure. Small heat shock proteins participate in various cellular functions such as stress resistance, protein breakdown, maintenance of cell skeletal integrity, cell death, differentiation, cell cycle, and message transmission. In the present study, we tried to collect information on the genetic structure, protein structure, and functions of HSPB8 and HSPB9 using protein and gene databases and also using various bioinformatics tools and pecies-specific characteristics were also investigated. Differences between different species were observed in promoter regulatory sequences. The TATA box was not present in the hspb9 promoter. Also, GC and CAAT boxes were not present in all promoters at the same time. Species differences in promoter regulatory elements confirm that orthologous genes may have different regulatory mechanisms. The hspb9 gene had introns in chickens and no introns in other species. Considering the role of introns on gene expression, this finding may indicate a different expression of this gene in chickens compared to other species. Contrary to some previous reports, the results of the present study showed that HSPB8 and HSPB9 are naturally expressed in many tissues and most of the studied species. Structurally, although HSPB8 and HSPB9 in all studied species followed the general pattern of the structure of small heat shock proteins, namely the presence of alpha-crystalline domain in the middle side and irregular amine and carboxyl domains on both sides, some There were also specific differences and features in their sequence and structure. The lack of some structural motifs necessary for intermolecular interactions in HSPB8 or the presence of some structural motifs in chicken and zebrafish HSPB9 were among the important features of this feature. These differences in the sequence and structure of HSPB8 and HSPB9 cause variation in their structure and function. Although HSPB8 and HSPB9 lack the signal peptide for secretion through the Golgi apparatus and there was no information about the secretion of these proteins from the cell, the present study showed that these proteins have sequences for They interact with membranes and may be present in sites other than the cytoplasm and nucleus. Studies have shown that chicken HSPB9 can be a mitochondrial protein associated with mitochondria. These findings could suggest new roles for these proteins. Examination of the sequence, interactions, and structure of HSPB8 and HSPB9, as well as predictions made about their functions, suggests that these proteins may have novel functions that have not been previously described for them. The presence of oxidation-sensitive cysteine residues, having a binding site for transcription factors involved in the regulation of the antioxidant system, the interaction with the components of the antioxidant system, and the ability to bind to metals all suggest the possible involvement of HSPB8 and HSPB8 in the antioxidant system and redox regulation. The possibility of interaction with some major apoptotic pathway proteins besides interaction with cytochrome c may suggest a role for HSPB8 and HSPB9 in the apoptotic pathway. Thus, different orthologs of HSPB8 and HSPB9 can have different genetic architectures, regulatory mechanisms, structural features, and functions, many aspects of which, and in some species, in particular, are not fully understood. The results of studies similar to the present study may show the way for future experimental studies by considering the probabilities and providing predictions..
Structural and functional analysis of HSP 22 and 25 by bioinformatics methods
سلیمان اختیاری،
محمد
تهيه کننده
بساکی،
مهدی
استاد راهنما
تبریز
