بررسي بيوانفورماتيكي ژن آسيل كرير پروتئين (ACP) در يوكاريوت ها و پروكاريوت ها

Bioinformatic analysis of Acyl Carier Protein (ACP) in eukaryotes and prokaryotes

مسير بيوسنتز اسيد چرب يكي از مسيرهاي مهم در بدن اكثر موجودات (پروكاريوت ها و يوكاريوت ها) است كه آنزيم Acyl carrier protein (ACP) نقش مهمي در مسير بيوسنتز اسيد چرب دارد. هدف از اين مطالعه آناليز in silico و فيلوژنتيكي ژن ACP است. با آناليز هاي بيشتر مشخص شد كه ژن ACP در پروكاريوت ها داراي 4 اگزون و 3 اينترون و 2mRNA و در يوكاريوت ها داراي 13 اگزون، 12 اينترون و 9 mRNA است. اين پروتئين در يوكاريوت هاي گياهي داراي هدف گيري ميتوكندريايي و در پروكاريوت به مناطقي غير از ميتوكندري هدف گيري مي شود و جزو پروتئين هاي ترشحي نيز نمي باشد. نتايج همرديفي چندگانه با استفاده از T-coffee نشان داد كه ژن ACP در بين گونه هاي باكتريايي محافظت شده تر از گونه هاي گياهي مي باشد. آناليز فيلوژنتيكي پروتئين ACP در پروكاريوت ها مشخص كرد كه به جز يك خوشه، در بقيه ي موارد باكتري هاي گرم مثبت در يك خوشه و باكتري هاي گرم منفي در خوشه ي ديگر قرار گرفتند. در يوكاريوت ها گونه هاي مختلف گياهي به طور پراكنده در خوشه هاي مختلف قرار مي گيرند و نتايج كلاستربندي در يوكاريوت ها ربطي به گونه ي موجود ندارد. بعلاوه در بررسي همزمان پروتئين ACP در يوكاريوت ها و پروكاريوت ها مشخص شد كه يوكاريوت ها و پروكاريوت ها در بعضي خوشه ها كنار همديگر قرار مي گيرند كه ناشي از شباهت توالي اين پروتئين در اين گونه ها مي باشد. مقايسه ساختار ثانويه پروتئين در يوكاريوت ها و پروكاريوت ها نشان داد كه تعداد صفحات آلفا و بتا در پروكاريوت ها در مقايسه با يوكاريوت بيشتر است. مدل سازي سه بعدي اين پروتئين در گندم (به عنوان نماينده يوكاريوت ها) و باكتري Clostridioides difficile 630 (به عنوان نماينده پروكاريوت ها) به روش همولوژي مدلينگ و با استفاده از پايگاه داده Swiss Model پس از انتخاب الگوي مناسب با ميزان شباهت بالا كه از پايگاه داده PDB استخراج شدند، انجام گرفت. جهت اعتبارسنجي ساختاري مدل ترسيم شده سه بعدي و آناليز استرئوشيميايي، نمودار راماچاندران ترسيم و زواياي دي هيدرال محاسبه شدند. نتايج ارزيابي كيفيت ساختاري نشان داد كه مدل هاي پيشنهادي داراي كيفيت و پايداري مناسبي مي باشند. مطالعه ساختار پروتئين مي تواند به درك عملكرد پروتئين كمك كند و بررسي جزئيات ساختار آن مي تواند در مطالعات جايگاه فعال پروتئين و داكينگ سودمند باشد.

The biosynthesis pathway of fatty acids is one of the important pathways in the body of most organisms that an enzyme Acyl Carrier Protein (ACP) plays an important role in it. The purpose of this study is phylogenetic and in silico analysis of gene ACP. More analysis indicate that ACP gene has 4 exons, 3 introns and and 2 mRNA in prokaryotes and 13 exons, 12 introns and 9 mRNA in eukaryotes. This protein has target mitochondrial in plant eukaryotes and nonmitochondrial target in prokaryotes and it is not also included of secreted proteins. The results of multiple alignments by T-Coffee server showed that the ACP genes between bacterial species are more protected than plant species. Phylogenetic analysis of ACP proteins in prokaryotes is revealed that except for a cluster, in other case Gram-positive bacteria are in one cluster and gram-negative bacteria are in another cluster. In eukaryotes, different plant species are scattered in different clusters. These results indicated that clustering in eukaryotes are not relate to species. In addition, the study of ACP proteins in eukaryotes and prokaryotes revealed that both eukaryotes and prokaryotes are placed together in some clusters that is due to the similarities of sequences in species. Comparison of the secondary structure of the protein in eukaryotes and prokaryotes showed that the number of alpha and beta sheets in prokaryotes are more than of eukaryotes. Three-dimensional modeling of this protein was done by homology modeling using Swiss Model database in wheat (as representative of eukaryotic) and bacteria Clostridioides difficile 630 (as represented prokaryotes). The best templates were extracted with high similarity from PDB database. To validation of modeled structure and esterochemical analysis, Ramachandran plot was drawn and dihydral angles were calculated. Structural quality evaluation results showed that the proposed models are good quality and stability. The study of protein structure may help to understand protein function and the details of its structure can be useful in studies of the active site of the protein and docking .