شناسايي In Silico ژن‌هاي دخيل در بيوسنتز توكوفرول در گياه عدس(Lens culinaris)

In Silico identification of genes involved in tocopherol biosynthesis in lentil (Lens culinaris) plant

توكوفرول ­ها (ويتامين E)، گروهي از تركيبات آلي هستند كه فعاليت‌هاي حياتي را در سلول‌هاي گياهي فراهم مي‌كنند؛ دستگاه فتوسنتزي را از خسارت اكسيداتيو نوري در امان نگه مي‌دارند و باعث حفاظت غشاي كلروپلاست از پروكسيداسيون ليپيد مي‌شوند؛ همچنين وجود آن‌ها در تغذيه انساني ضروري است. در اين تحقيق، شش ژن‌ دخيل در بيوسنتز توكوفرول­ها شامل HPPD/PDS1، VTE5، HPT/VTE2، VTE3/APG1/IE35، TC/VTE1، γ-TMT/VTE4 و فراورده‌هاي اين ژن‌ها به كمك پايگاه­هاي اطلاعاتي و نرم‌افزارهاي بيوانفورماتيك، به‌صورت In Silico در گياه عدس شناسايي شدند كه مي‌توان پس از شناسايي و جداسازي ژن‌ها، آن‌ها را براي اهداف اصلاحي عدس از طريق بهنژادي سنتي يا روش‌هاي نوين زيست فناوري به‌كار برد ترسيم درخت فيلوژنتيكي با برنامه MEGA 7 نشان داد كه اكثر اين ژن‌ها در گياه عدس با گياهان هم‌خانواده خود مانند نخود و يونجه هومولوژي بالايي دارند. پيش‌بيني حضور دمين‌هاي حفاظت‌شده مشخص كرد كه پروتئين HPPD داراي دو دمين و يك زيردمين و پروتئين­هاي γ-TMT و VTE3 هر كدام داراي يك دمين حفاظت‌شده مي‌باشند. نتايج حاصل از توصيف پروتئين‌ها با استفاده از ابزار ProtParam تعيين كرد كه بالاترين فراواني از نظر تركيب اسيدهاي آمينه، به لوسين، سرين و گلايسين و كمترين فراواني، به دو اسيدآمينه سلنوسيستئين و پيروليزين تعلق داشت. با استفاده از برنامه DeepLoc-1.0 پيش‌بيني شد كه به­غير از پروتئين HPPD كه محلول در سيتوپلاسم است، پنج پروتئين ديگر در فضاي بين دو غشا پلاستيدها قرار مي‌گيرند.

Tocopherols (Vitamin E) are an important group of organic compounds that realize vital activities in plant cells. They protect the photosynthetic system from photooxidation damages and prevent the lipid peroxidation of the chloroplast membrane. The presence of this plant organic compound in human nutrition is essential. In this research, six genes involved in the biosynthesis pathway of vitamin E including HPPD/ PDS1, VTE5, HPT/ VTE2, VTE3/ APG1/ IE35, TC/ VTE1, γ-TMT/ VTE4 and their products are identified in lentil plant using databases and bioinformatics software. After this identification, genes are implemented for breeding purposes of lentil through traditional breeding or modern biotechnology methods. According to the phylogenetic tree obtained by the MEGA 7 program, it was observed that most of these genes in the lentil have high homology to legume plants such as chickpea and alfalfa. In addition, the prediction of the presence of conserved domains revealed that the HPPD protein had two domains and one subdomain, and each of the proteins γ-TMT and VTE3 had only one conserved domain. Moreover, the results of the proteins description using ProtParam tool showed that the highest frequency with respect to the amino acids belonged to leucine, serine and glycine; by contrast, selenocysteine and pyrrolysine had the lowest frequency. The use of the DeepLoc-1.0 program predicted that only HPPD proteins were soluble in the cytoplasm, while five other proteins were located in the intermembrane space.