ژن‌های خانواده ‏FAD‏ در گستره ژنوم ریزجلبک اسپیرولینا ‏‏(‏Arthrospira platensis‏) و بررسی ‏عملکرد‌های سلولی در پاسخ به تنش‌های ‏غیر زیستی

Abstract

ریزجلبک Arthrospira platensis یک پروکاریوت فتوسنتزکننده ارزشمند با مصارف صنعتی و غذایی متعدد می‌‌‌باشد. آنزیم‌های اسید چرب دساچوراز (FADs) مسئول تولید اسیدهای چرب غیر‌اشباع تک و چندگانه هستند. در مطالعه حاضر با استفاده از راهکارهای بیوانفورماتیکی، ژنوم A. platensis C1 به منظور شناسایی ژن‌های خانواده ApFAD بررسی شد. تعداد 8 ژن ApFAD در ژنوم اسپیرولینا شناسایی و به گروه‌های Omega، Sphingolipid، CrtR_beta-carotene-hydroxylase و Acyl-CoA، طبقه‌بندی شدند. چهار موتیف هیستیدینی حفاظت شده که برای اتصال به ساختارهای دای-آهن و فعالیت‌های کاتالیزوری ضروری هستند، شناسایی شدند. بررسی تغییرات پس از ترجمه پروتئین‌های ApFAD طیف گسترده‌ای از تغییرات گلیکوزیلاسیون و فسفریلاسیون را نشان داد. بررسی نواحی پروموتری ژن FAD انواع مختلفی از عناصر تنظیمی سیس پاسخگو به فیتوهورمون‌ها و شرایط تنش، به‌ویژه در دساچورازهای امگا (ApFAD-6) و آسیل-لیپید (ApFAD-3) را نمایان ساخت. همچنین، شبکه‌های برهم‌کنش پروتئین-پروتئین تعامل بین ApFADها و ژن‌های دخیل در مقابله با تنش به واسطه فرآیند بیوسنتزی متابولیت‌های ثانویه و نیز انتقال الکترون را نشان دادند. آنالیز داده‌‌های RNA-seq ژن‌های ارتولوگ در آرابیدوپسیس، پتانسیل ژن‌های گروه امگا و آسیل-لیپید در اسپیرولینا، مانند ژن‌های ApFAD-3، ApFAD-6 و ApFAD-7، را در پاسخ‌ به تنش‌های محیطی مختلف نشان داد. بطورکلی، نتایج این تحقیق می‌تواند به درک و شناخت کاملتر عملکرد ژن‌های FAD در اسپیرولینا کمک کرده و زمینه را برای دستورزی این ژن‌ها با هدف افزایش محتوای اسیدهای چرب غیراشباع و بهبود ارزش تغذیه‌ای روغن‌ها و نیز افزایش تحمل گیاهان به تنش‌های محیطی مختلف فراهم نماید.