شناسايي خانواده ژني فاكتور پاسخ‌گو به اكسين (ARF) در گل گاوزبان (plantagineum Echium) با استفاده از تجزيه‌وتحليل ژنومي

سابقه و هدف: فاكتورهاي رونويسي پاسخ گو به اكسين (ARF) نقش كليدي در تنظيم رشد و نمو اندام هاي گياهي مانند ريشه ها، ساقه ها، برگ ها و اندام هاي توليدمثلي مانند گل ها و ميوه ها دارند. تجزيه‌وتحليل ژنومي ARF مي‌تواند درك نقش تنظيمي آنها را در رشد و توسعه دانش ما بهبود ببخشد. اگرچه خانواده ژن ARF در برخي از گونه‌هاي گياهي مطالعه شده است، اما ويژگي‌هاي ساختاري، تكامل مولكولي و پروفايل بياني آنها در گل گاوزبان هنوز مشخص نيست. هدف اين مطالعه به‌دست آوردن بينش بهتر در مورد ويژگي هاي ساختاري و عملكردي متمايز در بين پروتئين هاي ARF در گل گاوزبان پلانتاگينيوم (plantagineum Echium) است.مواد و روش ها در اين مطالعه يك تجزيه‌وتحليل جامع در كل ژنوم براي يافتن تمام اعضاي خانواده ARF در گل گاوزبان پلانتاگينيوم بر پايه دو روش 1) پروفايل‌هاي مخفي مدل ماركوف (HMM) اعضاي خانواده ژني ARF و 2) هم رديفي در برابر توالي هاي پروتئيني ARF آرابيدوبسيس (thaliana Arabidopsis) انجام شد. موتيف‌هاي حفاظت‌شده ژن‌هاي ARF شناسايي‌ شد. نقشه كروموزومي و جايگاه ژن هاي ARF با استفاده از mapchart، روابط فيلوژنتيكي با استفاده از FastTree و ويژگي‌هاي پروتئيني آنها با استفاده از سرور آنلاين Expasy-ProtParam بررسي گرديد. براي بررسي روابط فيلوژنتيكي پروتئين‌هاي ARF گل گاوزبان، درخت فيلوژنتيك با استفاده از هم‌ترازي توالي‌هاي پروتئيني گل گاوزبان رسم شد. تفسير كاركردي و طبقه بندي هستي شناسي ژن ها با استفاده از وب سرور g:Profiler تعيين شد. شبكه‌ تعاملي به منظور شناسايي ژن هاي با بيان مشترك با استفاده از وب سرور GeneMANIA پيش‌بيني شد.نتايج براساس تجزيه‌وتحليل گسترده ژنوم، در مجموع 28 ژن ARF شناسايي شد كه به‌طور گسترده در كروموزوم‌هاي گياه گل گاوزبان توزيع شده اند. اين ژن ها فعاليت تنظيم‌كننده رونويسي دارند و با توجه به ماهيت توالي نقش فعال‌كننده يا سركوب كنندگي دارند. پيش‌بيني مكان درون سلولي نشان داد كه پروتئين‌هاي ARF گل گاوزبان در هسته بيشترين حضور را دارند. تجزيه‌وتحليل فيلوژنتيكي پروتئين هاي خانواده ژني ARF منجر به تشكيل چهار كلاس اصلي شد كه ﻫﺮ گروه از ﻧﻈﺮ كاركرد اﺧﺘﺼﺎصي اﺳﺖ و بينش هايي را در مورد روابط ارتولوگ مختلف ارائه مي دهد. اين مطالعه خانواده ژن ARF گل گاوزبان و ارتباط تكاملي آن با اعضاي اين خانواده را در گونه آرابيدوبسيس مشخص مي كند. اين موضوع مي تواند در شناسايي ژن‌هاي ARF و عملكرد آنها كمك كند. تجزيه‌وتحليل موتيف هاي حفاظت شده و جستجوي دمين در توالي هاي پروتئيني ARF نشان داد كه پروتئين هاي ARF داراي دمين هاي اتصال DNA مانند B3 و دمين Auxin_resp در ساختار خود هستند. تجزيه‌وتحليل ترم‌هاي هستي شناسي ژن (term GO) در دسته فرايند بيولوژيكي نشان داد كه تنظيم فرايند سلولي، تنظيم فرايند متابوليك، پاسخ به محرك، سيگنالينگ و تنظيم بيولوژيكي معني دارترين GO ترم ها را به خود اختصاص داده است.نتيجه گيري نتايج اين مطالعه بستري را براي شناسايي ژن هاي ARF و روشن شدن عملكرد آنها در گاوزبان E plantagineum فراهم مي‌كند كه براي تحقيقات آينده در جهت كشف و تأييد عملكرد بيشتر اين ژن ها مفيد خواهد بود.