مطالعه بیوانفورماتیک پروتئین‌های lea درگیر در تحمل به تنش خشکی در جو (hordum vulgare l.) و برنج (oryza sativa l.)

هدف: پروتئین های تجمع کننده در اواخر دوره جنینی (lea) در کاهش صدمات سلولی در هنگام کمبود آب و جلوگیری از توده ای شدن پروتئین های سلول در اثر تنش اسمزی و انجماد نقش دارند. افزایش بیان برخی ژن های کد کننده این پروتئین ها منجر به افزایش مقاومت به تنش هایی چون کم آبی، سرما و شوری در بسیاری از گیاهان شده است. تحلیل داده های زیستی با کمک ابزارهای بیوانفورماتیک، نقش مهمی در بررسی ژن ها و پروتئین ها و پیشگویی کارکرد آنها در پاسخ به تنش ها دارد . مواد و روش‌ها: در این تحقیق به منظور مطالعه پروتئین های lea در دو غله مهم جو و برنج (متحمل و حساس به تنش)، توالی های مذکور از پایگاه های اطلاعاتی استخراج و با نرم افزار clustalw درخت فیلوژنی رسم شد. پس از بررسی کلاس های مختلف lea در گروه های حاصله، پروتئین ها با طول کوتاه حذف و تعدادی از پروتئین های مختلف مربوط به کلاس های پروتئینی متفاوت انتخاب گردید. اطلاعات مربوط به خصوصیات توالی ها، موتیف آنها، پیش بینی جایگاه درون سلولی و آنالیز باندهای هیدروژنی و غیر هیدروژنی و بررسی فعالیت بیولوژیکی و مولکولی با استفاده از پایگاه های اطلاعاتی protparam، expasy، meme، smart، wolf psort، pic، what if و نرم افزار blast2go به دست آمد. ساختار سه بعدی این پروتئین ها با استفاده از نرم‌افزارdiscovery studio ، hyperchem،modeller v.10 و spdbv مدل سازی گردید. نتایج: گروه بندی پروتئین ها را در هفت گروه مجزا قرار داد که دهیدرین ها بیشترین تعداد توالی را در برگرفتند. اکثر پروتئین ها  کوچک بوده و دارای وزن مولکولی کمتر از 30 کیلودالتون می باشد. همچنین عموم توالی ها دارای بار سطحی بالا می باشند که دلیلی بر آب دوستی و ساختار قابل انعطاف آنها جهت تشکیل ساختار چپرونی برای محافظت در برابر تنش می باشد. جایگاه درون سلولی آنها نشان داد که این پروتئین ها در محل هسته سلول قرار دارند. بررسی موتیف ها در گروه های مختلف نشانگر حضور مکان های حفاظت شده در بین اعضای یک گروه می باشد. پیش بینی فعالیت مولکولی و بیولوژی توالی ها، بیانگر نقش این پروتئین ها به تفکیک گروه های حاصله در مقاومت به تنش ها ازجمله تنش خشکی و فولدینگ از طریق فعالیت بایندینگ و یا کاتالیک می باشد. نتیجه‌گیری: گیاه جو به عنوان گیاه مقاوم به تنش عمدتا دارای توالی های دهیدرین و گیاه برنج به عنوان گیاه حساس به تنش عمدتا توالی های lea4 و lea2 را در بر دارند.

Bioinformatics study of LEA proteins involved in tolerance to drought stress in barley (Hordium vulgare L.) and rice (Oryza sativa L.)

Objective Late embryonic accumulating proteins (LEAs) are proteins that involved in reducing Cellular injuries associated with dehydration and preventing cellular proteins from aggregation due to osmotic stress and freezing. Increased expression of some genes encoding these proteins has led to increased resistance to stresses such as dehydration, cold and salinity in many plants. Analysis of biological data with the using of bioinformatics tools plays an important role in the study of genes and proteins and predicts their function in response to the stress.   Materials and methods In this study, in order to study of LEA proteins in two important grasses (tolerant and sensitive to drought), the interest sequences are obtained from different data bases and the phylogeny tree are drown using ClustalW software. After the investigation of classes in different groups, the short sequences deleted and some sequences were selected. The information about sequence characteristics, their motifs, prediction of intracellular location, analysis of hydrogen and nonhydrogen bands and prediction of biological process and molecular activity obtained using ProtParam, EXPASY, MEME and SMART, Wolf PSORT, PIC, WHAT IF databases and Blast2GO software. The 3D structure of these proteins was modeled using Discovery studio, HyperChem, MODELLER v10 and SPDBV software.   Results The results were grouped the proteins into seven distinct groups with the highest number of sequences in dehydrin group. Most proteins had small size with less than 30 kDa. Also, the most sequences showed high surface charge, because of their hydrophilicity and flexible structure to form a chaperone structure to protect the cell membrane from stress. The study of intracellular location showed that most of proteins are located in the cell nucleus. Also, the motif study demonstrated the conserved sequences among members of the same group. The prediction of molecular activity and biology indicated the role of these proteins in the tolerance to the stress including drought and protein folding through bindings or catalytic activity.   Conclusions Barley as a stressresistant plant mainly involved the dehydrin sequences and rice as a stresssensitive plant mainly contains the LEA4 and LEA2 sequences.