شناسایی و بررسی خوشه‌ژنی پارالوگ Devil در گیاه آلوروپوس لیتورالیس به روش ژنومیکس مقایسه‌ای

یکی از راهبردهای متداول جهت پیش‌بینی عملکرد ژن‌ها، تجزیه و تحلیل گستره ژنومی و شناسایی خوشه‌های ارتولوگ و پارالوگ در گونه‌های مختلف می‌باشد. با توجه به اهمیت ژن‌های پارالوگ در سازگاری یک گونه به شرایط خاص محیطی، در این تحقیق شناسایی ژن‌های پارالوگ در گیاه هالوفیت آلوروپوس لیتورالیس مدنظر قرار گرفت. بدین منظور پروتئوم این گیاه با برخی از گیاهان تیره گندمیان نظیر برنج، چمن‌جاوری و سورگوم در گستره ژنومی مقایسه شد. بر مبنای آنالیز orthomcl، بررسی مقایسه‌ای تعداد 15916 ژن آلوروپوس با توالی پروتئوم دیگر گیاهان، منجر به شناسایی بیش از 10312 گروه‌ ژنی اورتولوگ گردید که در همه گونه‌های مورد بررسی مشترک بوده، در حالیکه70 گروه‌ ژنی پارالوگ به گیاه آلوروپوس اختصاص پیدا نمود. مستندسازی این خوشه‌ها بر مبنای ژن‌انتولوژی حاکی از کارکرد آنها در مسیرهای مهم زیستی نظیر فرایندهای سلولی، فرایندهای متابولیکی dna، سازماندهی کروماتین، پاسخ به محرک‌های محیطی، رشد و چرخه سلولی بوده است. بررسی بزرگترین گروه‌ این مجموعه، منجر به شناسایی خانواده‌ای از پلی‌پپتیدهای کوچک با اندازه 7239 اسید آمینه به نام devil‌ (dvl) گردید. بررسی موتیف‌های این گروه‌ ژنی نشان داد 3 موتیف مختلف با مجموع 10 جایگاه در این گروه‌ پروتئینی وجود دارد. نمودار heatmap بر مبنای آنالیز ترانسکریپتوم نشان داد، الگوی متنوعی از بیان ژن در خانواده ژنی dvl وجود داشته که گواهی بر بازآرایی وظایف این ژن‌ها در فرایندهای زیستی و کارکردهای مولکولی سلول می‌باشد. بررسی عملکردی پپتیدهای فیتوهورمونی aldvl در مطالعات آتی می‌تواند به شناسایی نقش احتمالی آنها در مکانیسم‌های دخیل در تحمل به تنش خشکی و شوری سودمند باشد.

Identification and analysis of a DEVIL paralog gene cluster in Aeluropus littoralis by a comparative genomic approach

Genomewide identification of orthologs and paralogs gene clusters across different species is considered as a common strategy for predicting gene function. Regarding to importance role of speciesspecific paralog genes in adaptation to specific environmental stresses, identification of paralog genes in the Aeluropus littoralis, halophyte plant, was considered in this study. For this purpose, the proteome data of four species including A. littoralis, Oryza sativa, Brachypodium distachyon and Sorghum bicolor was compared genomewidely. Based on OrthoMCL analysis, by comparing of 15916 protein sequences of A. littoralis to proteome of other species, 10312 orthologs gene cluster were identified that shared in all given species while 70 unique paralog gene clusters were devoted to A. littoralis. Gene ontology annotation of these paralog clusters showed that they are involved in key biological processes such as cellular processes, metabolic DNA processes, chromatin organization, response to environmental stimuli and cell growth and cycle. The study of the largest cluster of this set led to the identification of a family of small polypeptides (7239 aa) that is called DEVIL (DVL). Analysis of A. littoralis transcriptome data in a Heatmap display a divergence in gene expression patterns of DVL gene family that could be an evident for their sub‐functionalization in biological processes and molecular functions of the cell. Functional analysis of AlDVL peptide hormones (phytohormones) could be useful for identifying their potential role in the mechanisms involved in drought and salinity tolerance.