تعيين تفاوت تغييرات در طول تكامل براي پروتئين‌هاي باكتريايي RecA در مقايسه با ژن 16SrRNA با استفاده از درخت 16S-تاكسونومي

Determining Difference in Evolutionary Variation of Bacterial RecA proteins vs 16SrRNA Genes by using 16s_Toxonomy Tree

زمينه و اهداف: ميزان تغييرات در ژن‌هاي مختلف يك گونه باكتريايي طي تكامل متفاوت است. از اين‌رو بسياري از محققان براي مطالعه سيستماتيك باكتريايي، درخت فيلوژنتيك يك ژن خاص را با درخت استاندارد يك ژن rRNA مقايسه مي‌كنند. با توجه به اهميت ژن 16SrRNA و روند تكاملي خانواده پروتئيني RecA، در اين مطالعه تنوع تغييرات را در فايلوم‌هاي منتخب خانواده پروتئيني RecA باكتريايي در مقايسه با ژن‌هاي 16SrRNA بررسي كرديم. مواد و روش كار: به اين منظور توالي‌هاي باكتريايي خانواده پروتئيني RecA از پايگاه داده UniProt استخراج و با استفاده از نرم‌افزار Cd-hit دسته بندي شدند. از هر كلاستر يك جنس و گونه انتخاب شد و توالي كامل ژن 16SrRNA را براي جنس و گونه‌هاي منتخب به دست آورديم. بعد از تعيين شاخص، بر اساس محاسبه ميانگين امتياز همترازسازي (AAS) براي فايلوم‌هاي ژن 16SrRNA ، درخت 16S- تاكسونومي شكل گرفت. در ادامه، محاسبه AAS براي فايلوم‌هاي RecA نيز صورت گرفت. يافته‌ها: با مقايسه مقدار AAS بين فايلوم‌هاي يكسان ژن 16SrRNA و پروتئين RecA، مشاهده كرديم كه فايلوم Actinobacteria در ژن16SrRNA نزديك‌ترين فايلوم به سرگروه است، ولي همين فايلوم در پروتئين RecA بيشترين فاصله را با سرگروه دارد. جايگاه تكاملي فايلوم cyanobacteria در ژن 16SrRNA و پروتئين RecA نسبت به سرگروه درخت 16S- تاكسونومي تغييري نكرده است. نتيجه‌گيري: درخت 16S-تاكسونومي براي اولين بار در اين پژوهش ارائه شده است و با الگوريتم‌هاي شناخته‌شده تفاوت دارد. به‌دست‌آوردن اطلاعات گونه‌هايي كه كمترين و بشترين ميزان تغييرات تكاملي را دارند، مي‌تواند يك روش پيش‌بيني باشد كه چرا باكتري‌ها در زمان طولاني در برابر بعضي داروها مقاوم مي‌شوند.

Background and Aims: The rate of variation in various genes of a bacterial species is different during evolution. Therefore, in systematic bacterial studies many researchers compare the phylogenetic tree of a particular gene to the standard tree of an rRNA gene. Regarding the importance of 16SrRNA gene and the evolutional process of RecA protein family, we investigated the changes in the selected phylum of bacterial RecA family in comparing with the 16SrRNA gene. Materials and Methods: For this purpose, sequences of the RecA protein family were extracted from Uniprot database and categorized by using CD-hit algorithm. One species was selected from each category. Then we found 16SrRNA complete sequences for same species. After determining the index, based on the Average Alignment Score (AAS), the 16s-taxonomic tree was obtained. Furthermore, Similar calculations were considered for corresponding RecA proteins phylums. Results: By comparing amount of AAS in 16srRNA phylums and RecA phylums, we observed that the Actinobacteria phylum is the closest to the header phylum in the 16s-taxonomic tree, but the same phylum in the RecA is the most distant to the header phylum; and the position of the cyanobacteria phylum remains the same in both trees, which indicates the least amount of changes in the genus and species of this phylum. Conclusion: The 16s-taxonomic tree which is presented in this study for the first time is different from the available bioinformatics algorithms for tree drawing. Finding the species with the highest and lowest rates of changes, can be a type of prediction method for indicating the reasons why bacteria become resistant to drugs over a long period of time.