همسانه‌سازی، تعیین توالی و بررسی بیوانفورماتیک ژن CYP81Q1 رقم ایرانی کنجد

نویسندگان

گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین، ایران

چکیده
اهداف: آنتی‌اکسیدان‌های موجود در روغن کنجد شامل توکوفرول‌ها و سزامین ماندگاری آن را در برابر حرارت بسیار افزایش داده است. به‌دنبال افزایش بیان ژن رمزکننده آنزیم سیتوکروم P۴۵۰ (CYP۸۱Q۱)، محتوای سزامین در مراحل مختلف توسعه دانه کنجد افزایش می‌یابد. هدف این پژوهش همسانه‌سازی، تعیین توالی و بررسی بیوانفورماتیک ژن CYP۸۱Q۱ رقم ایرانی کنجد بود.

مواد و روش‌ها: در پژوهش تجربی حاضر، DNA کل از برگ و ساقه‌های گیاه کنجد رقم کرج ۱ استخراج و ژن هدف به‌وسیله PCR تکثیر شد. همسانه‌سازی ژن CYP۸۱Q۱ در ناقل دوتایی pBI۱۲۱ انجام شد و درستی همسانه‌سازی به سه روش هضم آنزیمی، PCR، توالی‌یابی نوکلئوتیدی و خصوصیات بیوانفورماتیک این ژن مورد بررسی قرار گرفت و نمودار راماچاندران مربوط به ساختار سه‌بُعدی این ژن رسم شد.

یافته‌ها: درستی همسانه‌سازی تایید شد. نتایج توالی‌یابی DNA، صحت قطعه همسانه‌سازی‌شده را تایید نمود. وزن مولکولی و نقطه ایزوالکتریک پیش‌بینی‌شده این پروتئین به‌ترتیب ۵۷۰۲۱/۳دالتون و ۸/۴۶ بود. ساختار سه‌بُعدی پروتئین دارای زنجیره استروکیمی خوبی بود. نتیجه توالی‌یابی این ژن تفاوت در ۲۳ نوکلئوتید این ژن در کنجد رقم کرج ۱ (شماره دسترسی KP۷۷۱۹۷۴.۱) با توالی گزارش‌شده در بانک ژن NCBI (شماره دسترسی AB۱۹۴۷۱۴.۱) را نشان داد که منجر به ثبت توالی ژن CYP۸۱Q۱ در رقم ایرانی کنجد (کرج ۱) در این پایگاه شد.

نتیجه‌گیری: براساس توالی‌یابی نوکلئوتیدی، ژن هدف دارای ۱۵۲۱جفت‌باز است و در ۲۳ نوکلئوتید با نمونه ثبت‌شده در بانک جهانی NCBI تفاوت دارد. این ژن، پروتئینی به طول ۵۰۶ اسیدآمینه را رمز می‌کند. پروتئین مورد نظر بسیار شبیه با پروتئین ثبت‌شده در پایگاه اطلاعات NCBI است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Dini Torkamani MR, Carapetian J. An investigation of physical and chemical characteristics of seed in ten sesame (Sesamum indicum L.) varieties. Iran J Biol. 2008;20(4):327-33. [Persian] [Link]
Malek F. Oilseeds & vegetable oils. Tehran: Publishing and Promoting Agricultural Training; 2010. [Persian] [Link]
Mosallaieepour Yazdi M, Eghtesadi Sh, Kaseb F, Afkhami Ardakani M, Hoseini F. Effects of sesame oil on blood glucose and lipid profile in type II diabetic patients referring to the Yazd diabetes research center. J Shahid Sadoughi Univ Med Sci. 2008;16(2):15-23. [Link]
Fraser CM, Chapple C. The phenylpropanoid pathway in Arabidopsis. Arabidopsis Book. 2011;9:e0152. [Link] [DOI:10.1199/tab.0152]
Mc Cann MJ, Gill CI, Mc Glynn H, Rowland IR. Role of mammalian lignans in the prevention and treatment of prostate cancer. Nutr Cancer. 2005;52(1):1-14. [Link] [DOI:10.1207/s15327914nc5201_1]
Ono E, Nakai M, Fukui Y, Tomimori N, Fukuchi-Mizutani M, Saito M, et al. Formation of two methylenedioxy bridges by a Sesamum CYP81Q protein yielding a furofuran lignan, (+)-sesamin. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006;103(26):10116-21. [Link] [DOI:10.1073/pnas.0603865103]
Hukkanen J, Pelkonen O, Hakkola J, Raunio H. Expression and regulation of xenobiotic-metabolizing cytochrome P450 (CYP) enzymes in human lung. Crit Rev Toxicol. 2002;32(5):391-411. [Link] [DOI:10.1080/20024091064273]
Hirose N, Inoue T, Nishihara K, Sugano M, Akimoto K, Shimizu S, et al. Inhibition of cholesterol absorption and synthesis in rats by sesamin. J Lipid Res. 1991;32(4):629-38. [Link]
Akimoto K, Kitagawa Y, Akamatsu T, Hirose N, Sugano M, Shimizu S, et al. Protective effects of sesamin against liver damage caused by alcohol or carbon tetrachloride in rodents. Ann Nutr Metab. 1993;37(4):218-24. [Link] [DOI:10.1159/000177771]
Kuo PC, Lin MC, Chen GF, Yiu TJ, Tzen JT. Identification of methanol-soluble compounds in sesame and evaluation of antioxidant potential of its lignans. J Agric Food Chem. 2011;59(7):3214-9. [Link] [DOI:10.1021/jf104311g]
Hata N, Hayashi Y, Okazawa A, Ono E, Satake H, Kobayashi A. Effect of photoperiod on growth of the plants, and sesamin content and CYP81Q1 gene expression in the leaves of sesame (Sesamum indicum L.). Environ Exp Bot. 2012;75:212-9. [Link] [DOI:10.1016/j.envexpbot.2011.07.004]
Dar AA, Arumugam N. Lignans of sesame: Purification methods, biological activities and biosynthesis--a review. Bioorg Chem. 2013;50:1-10. [Link] [DOI:10.1016/j.bioorg.2013.06.009]
Truan JS, Chen JM, Thompson LU. Comparative effects of sesame seed lignan and flaxseed lignan in reducing the growth of human breast tumors (MCF-7) at high levels of circulating estrogen in athymic mice. Nutr Cancer. 2012;64(1):65-71. [Link] [DOI:10.1080/01635581.2012.630165]
Shoun H, Tanimoto T. Denitrification by the fungus Fusarium oxysporum and involvement of cytochrome P-450 in the respiratory nitrite reduction. J Biol Chem. 1991;266(17):11078-82. [Link]
Sambrook J, Russel DW. Molecular cloning: A laboratory manual. Long Island: CSHL Press; 2001. [Link]
Gasteiger E, Hoogland C, Gattiker A, Duvaud S, Wilkins MR, Appel RD, et al. Protein identification and analysis tools on the ExPASy server. In: Walker JM, editor. The proteomics protocols handbook. Heidelberg: Springer Science & Business Media; 2005. pp. 571-607. [Link] [DOI:10.1385/1-59259-890-0:571]
Petersen TN, Brunak S, Von Heijne G, Nielsen H. SignalP 4.0: Discriminating signal peptides from transmembrane regions. Nat Methods. 2011;8(10):785-6. [Link] [DOI:10.1038/nmeth.1701]
Kato MJ, Chu A, Davin LB, Lewis NG. Biosynthesis of antioxidant lignans in Sesamum indicum seeds. Phytochemistry. 1998;47(4):583-91. [Link] [DOI:10.1016/S0031-9422(97)00727-9]
Jiao Y, Davin LB, Lewis NG. Furanofuran lignan metabolism as a function of seed maturation in Sesamum indicum: Methylenedioxy bridge formation. Phytochemistry. 1998;49(2):387-94. [Link] [DOI:10.1016/S0031-9422(98)00268-4]
Kim HJ, Ono E, Morimoto K, Yamagaki T, Okazawa A, Kobayashi A, et al. Metabolic engineering of lignan biosynthesis in Forsythia cell culture. Plant Cell Physiol. 2009;50(12):2200-9. [Link] [DOI:10.1093/pcp/pcp156]