مطالعه in silico خانواده ژني شبه استريكتوسيدين سينتاز (SSL) در برنج (Oryza sativa)

In silico study of strictosidine synthase like (SSL) gene family in rice Oriza sativa

استريكتوسيدين سينتاز آنزيم كليدي مسير بيوسنتزي ايندول آلكالوئيدهاي مونوترپنوئيدي است. پروتئين هاي داري دمين Str_synth در گياهان، باكتر ي ها، حشرات و پستانداران شناسايي شده اند و به علت نامشخص بودن نقش كاركردي آن ها شبه استريكتوسيدين سينتاز ناميده مي شوند. با تكميل پروژه توالي يابي ژنوم آرابيدوپسيس و برنج، ژن هاي شبه استريكتوسيدين سينتاز در اين گياهان نيز شناسايي شد. با اين حال اطلاعات كافي در مورد ساختار ژن، تاريخچه تكاملي، نحوه گسترش و نقش كاركردي خانواده ژني SSL برنج وجود ندارد. در اين مطالعه بر اساس آناليزهاي بيوانفورماتيكي 23 ژن SSL در ژنوم برنج شناسايي شد. آناليز فيلوژنتيكي پروتئين هاي SSL برنج و آرابيدوپسيس مشخص كرد كه اين ژن ها در چهار گروه قرار مي گيرند و مسير تكاملي اين خانواده در برنج و آرابيدوپسيس متفاوت است. ژن هاي OsSSL داراي صفر تا پنج اينترون بوده و در 10 كروموزوم از 12 كروموزوم برنج با تراكم متفاوت قرار داشته و مضاعف شدگي پشت سر هم عامل اصلي گسترش اين خانواده ژني است. آناليز پيشبر نشان داد كه چندين عنصر تنظيمي cis پاسخ به تنش ها و هورمون ها در ناحيه تنظيمي وجود دارد كه نشان دهنده نقش اين ژن ها در پاسخ به تنش ها مي-باشد. آناليز بيان ژن هاي OsSSL بر اساس داده هاي ريزآرايه نشان داد كه تعداد اندكي از اين ژن ها در بافت ها و نيز تنش هاي غير زيستي بيان بالايي دارند. اين مطالعه اولين گزارش در مورد خانواده ژني SSL در برنج بوده و مي تواند يك چهارچوب براي بررسي كاركردهاي بيولوژيكي ژن هاي SSL در برنج و گياهان ديگر فراهم مي كند.

Strictosidine synthase is a key enzyme in the monoterpenoid indole alkaloids biosynthesis pathway. Proteins with Str_synth domain have been identified in plants, bacteria, insects and even mammalians and called Strictosidine synthase-like due to unknown functional roles. With the Arabidopsis and rice genome sequence completed, SSL genes were also identified in these plants. However, little is known about evolutionary path, gene structure, expansion and function of SSL family in rice. In this study, through bioinformatic analysis, a total of 23 SSL genes were identified in rice genome. A phylogenetic analysis of the SSL genes in rice and Arabidopsis clarified that these genes could be divided into four different groups and the evolutionary paths are different in rice and Arabidopsis. The OsSSL genes contained zero to five introns and were distributed across 10 out of 12 chromosomes at different densities and tandem duplication was a major cause in expanding this family. Promoter analysis showed the presence of several cis-regulatory elements related to stress and hormone response in regulatory region, indicating probable their role in stress response. Microarraybased expression analysis of OsSSL genes indicated that a few number of these genes were widely expressed in various tissues and also in response to some abiotic stresses. This study is the first report about SSL gene family in rice and provides a framework for further analysis of the biological functions of SSL genes in either rice or other crops.