مطالعه بيوانفورماتيكي پروتئين كينازهاي وابسته به كلسيم (CPK) در گياه آلوروپوس ليتوراليس (.Aeluropus littoralis L)

Bioinformatics analysis of calcium-dependent protein kinase (CPK) in Aeluropus littoralis L

پروتئين كيناز وابسته به كلسيم (CPK) به عنوان عضوي از ابرخانواده كينازهاي Ser/Thr، نقشي حياتي در پاسخ و سازگاري به تنش‌ دارد. گياه هالوفيت، Aeluropus littoralis، به عنوان يك مدل ارزشمند براي بهبود منابع ژنتيكي گياهان زراعي و تحقيقات ژنوميكس تنش مورد توجه مي‌باشد. به منظور شناسايي خانواده ژني CPK در گياه آلوروپوس ليتوراليس (AlCPK)، از داده‌هاي ژنومي براي تجزيه و تحليل روابط فيلوژنتيك، ساختار اگزون/ اينترون، سازماندهي موتيف‌ها/ دامنه‌ها و پيش‌بيني شبكه‌هاي برهم‌كنش پروتئين- پروتئين استفاده شد. 14 ژن AlCPK در اين گياه شناسايي شد كه از همولوژي بالايي با نه ژن آرابيدوپسيس تاليانا برخوردار بودند. بررسي اعضاي خانواده ژني AlCPK در پايگاه‌هاي اختصاصي دمين نشان داد كه همه ژن‌هاي مورد بررسي (به‌جز AlCPK29.2) با توجه به دارا بودن چند دمين EF-hand و Kinase به خانواده ژني CPK تعلق دارند. پروتئين AlCPK29.2 داراي كمترين وزن مولكولي و شاخص آليفاتيك، بيشترين شاخص ناپايداري و هيدروپاتي در بين پروتئين‌هاي مورد بررسي بوده است. تجزيه و تحليل ساختار ژني نشان داد كه بيشتر AlCPK‌ها ( 69/8 %) بيش از هفت اگزون برخوردارند. پروتئين AlCPK8 داراي دو موتيف ميريستويلاسيون و دو موتيف پالميتوئيلاسيون بود، پروتئين CPK34.1 فاقد موتيف ميريستويلاسيون و پالميتوئيلاسيون و پروتئين AlCPK5.1 داراي سه موتيف پالميتوئيلاسيون مي‌باشد. بيان مقايسه‌اي 34 عضو خانواده ژني AtCPK در پنج تنش غيرزنده نشان داد كه اعضاي خانواده ژني در سطوح مختلف كنترل و تنش از بيان متفاوتي برخوردار بودند كه مي‌تواند دليلي بر بيان بافت- اختصاصي و البته تنش- اختصاصي اعضاي اين خانواده ‌باشد. ژن ABF4 به عنوان يكي از اجزاي پيام‌رسان ABA، در بررسي تعاملات پروتئين-پروتئين اعضاي خانواده AlCPK شناسايي گرديد. نتايج اين تحقيق مي‌تواند در مطالعات بيان ژن‌هاي AlCIPK تحت تنش‌هاي غيرزيستي مختلف به منظور شناسايي عملكردها و سازكارهاي پاسخ به تنش سودمند باشد.

Calcium-dependent protein kinase (CPK), as a member of Ser/Thr kinases superfamily, plays a vital role in responding and adapting to biotic and abiotic stresses. The halophyte plant, Aeluropus littoralis, has been considered an attractive model to improve genetic resources of crops and plant stress genomic research. In order to identify the A. littoralis CPK gene family, the whole genome sequences were used to analyze the phylogenetic relationships, exon/intron structure, protein motif/domain organization and the prediction of protein-protein interaction networks. Fourteen AlCPK genes were identified in A. littoralis that were homologous to nine Arabidopsis thaliana CPK genes. The protein domain analysis of AlCPK showed that all studied genes belong to the CPK family due to having several EF-hand (except for AlCPK29.2, which does not have an EF-hand domain) and Kinase domains. AlCPK29.2 protein had the lowest molecular weight and aliphatic index, the highest instability index and gravy among the studied proteins. Gene structure analysis showed that most of AlCPKs (69.8%) have more than seven exons. Besides, AlCPK8 protein was predicted with two N-myristoylation and two palmitoylation motifs, while CPK34.1 protein lacked N-myristoylation, and palmitoylation motif and AlCPK5.1 protein had three palmitoylation motifs. Transcriptome analysis of 34 members of the AtCPK gene family in five abiotic stresses showed that AtCPK genes had diverse expression at different treatments, which could be evidence for AtCPK tissue/ stress-specific expression. The ABF4 gene was identified as one of the components of ABA signaling in AlCPK protein-protein interactions. The findings of this research can be used to classify the roles and pathways of the stress response by studying AlCIPK gene expression under different abiotic stresses.