تجزیه گسترده ژنوم، تفسیر و بررسی بیان ژن های vdac در گل رز چینی

سابقه و هدف: گل رز چینی‌ با نام علمی rosa chinensis جزو گیاهان همیشه گلدار، دیپلوئید و بومی چین است. دیپلوئید بودن این گونه گیاهی انجام کارهای به نژادی روی این گیاه را تسهیل نموده است. هدف این پژوهش ارزیابی فیلوژنی، آنالیز راه‌انداز، پیش بینی ساختار پروتئین، پیش بینی پروتئین‌های برهمکنش دهنده و تجزیه و تحلیل داده rnaseq در 7 ژن vdac در گل رز چینی است. مواد و روش‌ها: در این مطالعه ابتدا با استفاده از جستجویblast ، همولوگ‌های ژن vdac از پایگاه داده مربوط به گل رز چینی دریافت شد و یک جفت آغازگر اختصاصی برای آن طراحی گردید. قطعه تکثیر شده از روی cdna به کمک واکنش زنجیره‌ای پلیمراز با استفاده از حامل همسانه‌سازی penter ، جداسازی و در باکتری e - coli تکثیر و سپس توالی‌ یابی شد. از همان پایگاه داده، 1500 جفت باز از راه‌انداز 7 ژن vdac گل رز چینی برای آنالیز جدا شد و شناسایی نواحی اتصال عوامل رونویسی با استفاده از سایت plant care انجام شد. آنالیز درخت فیلوژنی به وسیله نرم افزار omega7 انجام شد و داده‌های اولیه از ncbi‌ و tair حاصل شدند. برهمکنش پروتئین‌ها به کمک پایگاه داده string انجام شد. پیش‌ بینی ساختار سوم پروتئین با استفاده از نرم افزار pymol و آنالیز rna seq با استفاده از mev انجام شد. یافته‌ها: نتایج جداسازی و توالی ‌یابی ناحیه کد کننده دو ژن vdac1 و vdac2 نشان از شباهت 100 درصدی ژن‌های جدا شده و تطابق آن با پایگاه داده گل رز چینی دارد. بررسی‌های صورت گرفته روی 7 ژن‌ vdac در گل رز چینی با دیگر ژن‌های vdac موجود در گونه‌های تک‌لپه و دولپه با وجود تایید محافظت شده بودن این ژن در گل رز چینی و دیگر گونه‌ها، نشان از تغییرات در توالی ژن دارد که باعث خوشه‌بندی ژن‌های گل رز چینی حتی در تیره‌های دیگر شد. آنالیز راه انداز 7 ژن vdac نشان داد که نواحی ciselement متفاوتی مانند عناصر پاسخ دهنده به نور، هورمونها و تنش‌های غیر‌زیستی بر روی راه انداز این ژنها وجود دارد. حضور نواحی زیاد مربوط به محل اتصال عوامل رونویسی myb و myc و همچنین نواحی پاسخ دهنده به هورمون‌هایی مانند اسید جاسمونیک، اسید آبسزیک‌، اکسین و جیبرلین و حتی سرما و خشکی تاکید بر نقش این ژن در تنش های غیر زیستی دارد. این موضوع به وسیله آنالیز ترانسکریپتوم در شرایط تنش غیر‌زیستی و حتی زیستی در رابطه با ژنهای rcvda2 و rcvdac5 قابل تایید است. نتیجه‌گیری : در مجموع آنالیز داده‌های ترانسکریپتوم‌، آنالیز راه انداز، پیش‌بینی ساختار 7 پروتئین rcvdac و بررسی روابط فیلوژنتیک، شواهد آشکاری در رابطه با وجود اورتولوگ‌های مختلف rcvdac در گل رز چینی با تفاوت در ساختار سه‌ بعدی پروتئین و تفاوت در میزان بیان و نقش بیولوژیک در تنش‌های مختلف محیطی دارد.

Genome - wide analysis, annotation and expression profile analysis of VDAC gene family in Rosa chinensis

AbstractBackground and objectives:Rosa chinensis is an everflowering diploid plant originated from China. The diploid level of the cell in these plant facilities its breeding program. The objectives of the present work were to analyse the phylogenetic relationship, promoter analysis, prediction of protein interaction and structure. Moreover RNA seq analysis of 7 R. chinensis VDAC genes has also been conducted.Material and methods:VDAC homologues were detected from https://lipmbrowsers.toulouse.inra.fr/pub/RchiOBHmV2/ via BLAST search program. Two pair of primers was design to isolate RcVDAC1 and 2 from R. chinensis cDNA. The PCR amplified segments inserted into PENTER vector and cloned in EColi cell and subsequently sequenced. 1500 pb of upstream of seven RcVDAC genes were isolated from lipmbrowsers for analyzing by PlantCare software. Phylogenetic tree was laied out by OMEGA 7.0 and all the inputs collected from NCBI and Tair websites. RcVDACs protein interaction predicted via STRING website. RcVDACs proteins structure prediction laied out via Pymole software and R. chinensis transcriptome analysed through RNAseq data by Mev. software. Results:Isolation and sequencing results of RcVDAC12 indicated that their sequence is as exact as Rosa data bank information. The separation of the RcVDACs in different cluster by phylogenetic tree suggests the formation of highly divergent paralogues in RcVDACs. Research results gained by PlantCare showed different light, PGR and stress responsive cisregulatory element in different RcVDACs promoter region. The presence of high amount of transcription factor binding site related to MYB and MYC TF as well as having regions responsive to phytohormones such as jasmonic acid, abscisic acids, auxin, gibberellic acid and also drought and cold stress likely suggesting the regulatory role of RcVAC genes under abiotic stress. In fact the results gained by RNAseq data confirmed the regulatory role that RcVDAC2 and 5 may play during biotic and abiotic stress condition. Conclusion:Generally, the analysis of transcriptome by RNAseq, promoter analysis, prediction of 7 of RcVDAC proteins, and their interacting protein and phylogenetic study shed light on the presence of different RcVDAC orthologes and indicates this difference on protein structure; govern their different biological function in different developmental stage and different stress condition. In fact the results gained by RNAseq data confirmed the regulatory role that RcVDAC2 and 5 may play during biotic and abiotic stress condition. In fact the results gained by RNAseq data confirmed the regulatory role that RcVDAC2 and 5 may play during biotic and abiotic stress condition. Key words: Bioinformatics, cDNA, PENTER, BLAST, PlantCare, RNA seq