آناليز بيوانفورماتيك كدوني ژنوم كلروپلاست گونه هاي ديپلوئيد و مقايسه با ژنوم دو گونه تتراپلوئيد پنبه

تجزيه كاربردي كدون اهميت ويژه‌اي در بهينه‌سازي سامانه بيان ژن‌ها در توليد پروتئين دارد. جنس گوسيپيوم مهمترين گياه توليدكننده الياف در دنياي جديد مي‌باشد. در اين تحقيق توالي كامل ژنوم كلروپلاست دو گونه‌ G.thurberi و G.arboreum توسط نرم افزار كدونW مورد مطالعه و تجزيه قرار گرفت. تجزيه كدون‌هاي داراي ترادف (RSCU) براي 57 ژن كدكننده پروتئين در ژنوم كلروپلاست اين دو گونه به منظور دستيابي به فاكتورهاي دخيل در اريبي كدون صورت پذيرفت. تمامي كدون‌هاي ترجيح داده شده داراي بازهاي آلي آدنين و تيمين در انتهاي كدون بودند كه با عنايت به غناي ژنوم كلروپلاست در خصوص اين دو باز پديده‌اي طبيعي است. آناليز تطبيقي و روش برآورد تعداد موثر كدون‌ها به صورت نمودار تعداد كدون به منظور تجزيه كاربرد كدون‌هاي مترادف انجام گرفت. نمودارENC Vs GC3 ، عمده ژن‌هاي آناليز شده را معادل يا دقيقا در سمت چپ منحني قابل انتظار GC3 گروه‌بندي كرد كه بيانگر تاثير محدوديت‌هاي تركيب كدوني در تنظيم استفاده ار كدون‌هاست. بر اساس تجزيه تطبيقي، اريبي مشاهده شده در ژنوم كلروپلاست گونه‌هاي مورد مطالعه با طول ژن، اريبي جهش در ژن‌ها، سطح هيدروپاتي ژن‌هاي پروتئيني، عملكرد ژن و انتخاب يا بيان ژن بصورت ماهرانه‌اي در كاربرد كدون‌ها تاثيرگذار است. نتايج اين پژوهش در فراهم آوردن زمينه براي مطالعات تكامل ملكولي قابل استفاده خواهد بود.

Analysis of codon usage is very important to optimize the production of proteins in gene expression system. Gossypium spp. is the most important fiber crop in the modern world. In this research the complete nucleotide sequence of the chloroplast genomes of two wild cotton species was studied and analyzed using codon W software. Synonymous codon usage of 57 protein coding genes in chloroplast genome of G.thurberi and G.arboreum was analyzed to find out the possible factors contributing codon bias. All preferred synonymous codons were found to use A/T ending codons as chloroplast genomes are rich in AT. Correspondence analysis and method of effective number of codon as NC-plot were conducted to analyze synonymous codon usage. ENC Vs GC3 plot grouped majority of the analyzed genes on or just below the left side of the expected GC3 curve indicating the influence of base compositional constraints in regulating codon usage. According to the corresponding analysis, codon bias in the chloroplast genome of G.thurberi and G.arboreum are related to their gene length, mutation bias, gene hydropathic level of each protein, gene function and selection or gene expression only subtly affect codon usage. This study provided insights into the molecular evolution studies.