پیش‌بینی بیوانفورماتیکی توالی‌های حفاظت شده میکروآرانای و مطالعه روند ایجاد و از بین رفتن آنها در بقولات

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشکده کشاورزی دانشگاه جهرم

2 عضوهیات علمی دانشکده کشاورزی دانشگاه چهرم

چکیده
چکیده

خانواده بقولات یکی از مهمترین خانواده­های گیاهان به شمار می­آید. در این تحقیق توالی­های پیش­ساز میکروآرانای در هفت گونه از بقولات شامل Arachis hypogaea ، Glycine max، Glycine soja، Lotus japonicus، Medicago truncatula، Phaseolus vulgaris و Vigna unguiculata به شیوه جستجوی توالی‌های پیش‌ساز حامل توالی­های همولوگ میکروآرانای بالغ در میان توالیهای نسخهبرداری شونده و با در نظر گرفتن مشخصات اختصاصی توالی و ساختمان دوم توالی پیشساز در میکروآرانای‌های شناسایی شده، پیش بینی و مشخصات آنها مورد توجه قرارگرفت. همچنین جایگاه ژنومی توالیهای پیشساز تعیین گردید. در این مطالعه، 414 توالی پیشساز میکروآرانای متعلق به 130 خانواده در هفت گونه مذکور که مشخصات توالی و ساختار دوم آنها با مشخصات توالی های پیش­ساز میکروآرانای گیاهی همخوانی داشت، پیش‌بینی و مشخصات آنها گزارش گردید. روابط بین گونه­ها براساس روند ایجاد و از بین رفتن خانواده­های میکروآرانای در هرگونه بر اساس بیشینه پارسمیونی به شیوه دولو بدست آمد و از این طریق درخت فیلوژنتیکی ارتباط گونه­ها ترسیم شد. خانواده­های میکروآرانای به وجود آمده و از بین رفته در گونه­های مورد مطالعه در طول پیدایش و تکامل گونهها مشخص و گزارش شد. نتایج نشان داد روند ایجاد خانواده­های میکروآران­ای در این خانواده اخیرا از شدت زیادی برخوردار بوده است. روابط بین گونه‌ها بر اساس روند ایجاد و از بین رفتن خانواده‌های میکروآران­ای به شیوه مدل بیشینه پارسیمونی همخوانی با روابط فیلوژنی ندارد. در این مطالعه تعدادی از خانواده­های میکروآران­ای به عنوان خانواده­های اختصاصی گونه و اختصاصی گروه شناسایی گردید که امکان استفاده از آنها به عنوان شناسه­گر گونه/گروه وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1- Hajieghrari B, Farrokhi N (2022) Plant RNA-mediated gene regulatory network. Genomics 114 (1), 409-442.
2- Farrokhi N, Hajieghrari B (2020) Chronicles of dolos and apate in plant microRNAs. Biologia https://doi.org/10.2478/s11756-020-00545-4
3- Budak H, Akpinar BA (2015) Plant miRNAs: biogenesis organization and origins. Funct Integr Genomics 15:523–531. https://doi.org/10. 1007/s10142-015-0451-2
4- Rogers K, Chen X (2013) Biogenesis, Turnover, and mode of action of plant micro RNAs. The Plant Cell, 25:2383-2399.
5- Voinnet O (2009) Origin biogenesis and activity of plant microRNAs. Cell 136:669–687. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.01.046
6- Khraiwesh B, Zhu JK, Zhu J (2012) Role of miRNAs and siRNAs in biotic and abiotic stress responses of plants. Biochemica et Biophysica Acta, 1819:137-148.
7- Hajieghrari B, Farrokhi N, Goliaei B, Kavousi K (2019) The role of microRNAs in defense against viral phytopathogens. Physiol Mol Plant Pathol 107: 8–13.
8- Nozawa M, Miura S, Nei M (2012). Origins and evolution of micro RNA genes in plant species. Genome Biol Evol, 4(3): 230-239
9- Ebhardt H A, Fedynak A, Fahlman RP (2010) Naturally occurring variations in sequence length creates micro RNA isoforms that differ in Argonaut effector complex specificity. Silence, 1:12.
10- Dhandapani V, Ramchiary N, Paul P, et al (2011) Identification of potential micro RNAs and their targets in Brassica rapa L. Mol Cells, 32:21-37.
11- Hajieghrari, B, Farrokhi N, Goliaei B, Kavousi K (2019b) In silico identification of conserved miRNAs from Physcomitrella Patens ESTs and their target characterization. Curr Bioinformatics, 12(6)
12- Griffiths-Jones S, Grocock RJ, Van Dongen S, et al (2006) MiRBase: micro RNA sequences targets and gene nomenclature. Nucleic Acids Res, 34 D140–4.
13- Griffiths-Jones S, Saini HK, Van Dongen S, Enright AJ (2008). MiRBase: tools for micro RNA genomics. Nucleic Acids Res, 36 D154–8.
14- Hajieghrari B, Farrokhi N (2020) Investigation on the conserved microRNA genes in higher plants. Plant Molecular Biology Reporter. https://doi.org/10.1007/s11105-020-01228-9
15- Hajieghrari B, Farrokhi N, Goliaei B, Kavousi K (2015) Computational identification, characterization and analysis of conserved miRNAs and their targets in Amborella Trichopoda. J Data Mining Genomics Proteomics 6:2.
16- Hajieghrari B, Farrokhi N, Goliaei B, Kavousi K (2016) Identification and characterization of novel miRNAs in Chlamydomonas reinhardtii by computational methods. MicroRNA 5:66-77.
17- Rother S, Meister G (2011) Small RNAs derived from longer non-coding RNAs. Biochimie, 93(11):1905-15.
18- Meyers BC, Axtell MJ, Bartel B, et al (2008) Criteria for annotation of plant Micro RNAs. Plant Cell, 20(12):3186-90.
19- Kurihara Y, Watanabe Y (2004) Arabidopsis micro- RNA biogenesis through Dicer-like 1 protein functions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101:2753–2758.
20- Kohany O, Gentles AJ, Hankus L, Jurka J (2006) Annotation, submission and screening of repetitive elements in Repbase: RepbaseSubmitter and Censor. BMC Bioinformatics, 25(7):474.
21- Altschul SF, Gish W, Miller W, et al (1990) Basic local alignment search tool. J Mol Biol, 215:403-410.
22- Budak H, Bulut R, Kantar M, Alptekin B (2015) Micro RNA nomenclature and the need for a revised naming prescription. Brif Funct Gen, 15(1): 1-7.
23- Kohany O, Gentles AJ, Hankus L, Jurka J (2006) Annotation, submission and screening of repetitive elements in Repbase: RepbaseSubmitter and Censor. BMC Bioinformatics, 25(7):474.
24- Smit AFA, Hubley R, Green P (2013) RepeatMasker.(http://repeatmasker.org).
25- Nekrutenko A, Taylor J (2012) Next-generation sequencing data interpretation: enhancing reproducibility and accessibility. Nat Rev Genet, 13(9): 667-72.
26- Dezulian T, Remmert M, Palatnik JF, et al (2006) Identification of plant micro RNA homologs. Bioinformatics. 22(3):359-360.
27- Margis R, Fusaro AF, Smith NA, et al (2006) The evolution and diversification of Dicers in plants. FEBS Letters, 580:2442-2450.
28- Cuperus JT, Fahlgren N, Carrington JC (2011) Evolution and functional diversification of mi RNA genes. The Plant Cell, 23:431-442.
29- Axtell MJ (2013) Classification and comparison of small RNAs from plants. Annu Rev Plant Biol, 64:137-196.
30- Naqvi AF, Islam N, Choudhury NP, Haq QMH (2009) The fascinating world of RNA interference. Int J Biol Sci, 5(2): 97–117.
31- Li A, Mao L (2006). Evolution of plant micro RNA gene families. Cell Res, 1-7.
32- Rogers K, Chen X (2013) Biogenesis, Turnover, and mode of action of plant micro RNAs. The Plant Cell, 25:2383-2399.
33- Kruszka K, Barneche F, Guyot F et al (2013) Plant dicistronic tRNA–snoRNA genes: a new mode of expression of the small nucleolar RNAs processed by RNase Z. EMBO J 22(3): 621–632.
34- Mica E, Piccolo V, Delledonne M, et al (2009) High throughput approaches reveal splicing of primary microRNA transcripts and tissue specific expression of mature microRNAs in Vitis vinifera. BMC Genomics, 10:558.
35- Will CL, Lührmann R (2011). Spliceosome structure and function. Cold Spring Harb Perspect Biol, 3(7): a003707.
36- Chen X (2005). Micro RNA biogenesis and Function in plants. FEBS Letter, 579:5923-5931.