جداسازی، مدلسازی ساختاری و بررسی بیان ژن استریکتوزیدین سنتاز دخیل در مسیر بیوسنتز ایندول آلکالوئیدها در گیاه Papaver somniferum
نویسندگان
1 استادیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود
2 کارشناس ارشد گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
3 استادیار گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس
4 استادیار، موسسه تحقیقات ثبت وگواهی بذر و نهال، کرج
5 استاد گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
doi
10.22059/ijfcs.2020.313322.654770چکیده
پروتئین استریکتوزیدین یکی از آنزیمهای کلیدی مسیر بیوسنتز ایندول آلکالوئیدهای گیاهی است. در حال حاضر، هیچ اطلاعاتی درباره توالی ژن استریکتوزیدین در پایگاههای اطلاعاتی مختلف برای گیاه خشخاش ثبت نشده است. بنابراین، این تحقیق با هدف جداسازی توالی کامل ژن استریکتوزیدین، آنالیزهای بیوانفورماتیکی و بررسی بیان آن در اندامهای مختلفPapaver somniferum و bracteatum Papaver انجام شد. توالی توافقی ژن STR با 1179 جفت باز، پس از شناسایی توالیهای توافقی حاصل از سرهکردن خوانشهای مشابه در گونههای نزدیک بهدست آمد. مطالعات فیلوژنی نشان داد که بخش انتهایی این آنزیم، دارای بیشترین حفاظتشدگی است. در ضمن، محدوده دمین عملکردی پروتئین استریکتوزیدین شامل باقیماندههای 181 تا 268 بود. با توجه به جداسازی طول کامل توالی توافقی ژن استریکتوزیدین، پیشبینی ساختار سوم پروتئین آن با استفاده از روش مقایسهای حاصل از برنامه Modeller و پیشبینی و شبیهسازی دینامیک مولکولی آن با استفاده از نرمافزار GROMACS انجام شد. نتایج پیشبینی و ارزیابی ساختار سوم، بیانگر پایداری ساختاری مدل پیشبینی شده بود. در نهایت بررسی بیان ژن استریکتوزیدین در بافتهای برگ، ساقه و غوزه گیاه خشخاش نشان داد که میزان بیان این ژن در بافتهای مورد مطالعه بهترتیب حدود 12، 09/4 و 3/1 برابر ریشه بهعنوان شاهد بود. همچنین در گیاه شقایق کبیر، ریشه بیشترین بیان (بیش از پنج برابر کپسول) را به خود اختصاص داد، درحالیکه میزان بیان ساقه و برگ بهترتیب بیش از سه و 5/2 برابر کپسول بود. نتایج این تحقیق، امکان دستورزی ژن استریکتوزیدین با هدف مهندسی مسیر آلکالوئیدهای خشخاش را فراهم میآورد.