مطالعه خانواده ژني ساكارز سينتاز (SUS) گندم (Triticum aestivum L.) بر اساس روش‌هاي بيوانفورماتيكي

در گياهان عالي، ساكارز سينتاز (SuS, EC 2.4.1.13) به‌عنوان آنزيم كليدي در متابوليسم ساكارز شناخته مي‌شود. اين آنزيم صورت برگشت پذير و در حضور يوريدين دي‌فسفات (UDP)، ساكارز را به فروكتوز و UDP-گلوكز تبديل مي‌كند. در اين مطالعه 22 ژن ساكارز سينتاز با استفاده از روش‌هاي بيوانفورماتيكي در ژنوم گندم شناسايي شد كه براساس جايگاه كروموزومي از TaSUS1 تا TaSUS22 نامگذاري شدند. آناليز فيلوژنتيكي نشان داد كه ژن‌هاي ساكارز سينتاز گندم و ساير گياهان از نظر تكاملي به سه گروه SUSI، SUSII و SUSIII تقسيم مي‌شوند. ژن‌هاي TaSUS هر گروه از نظر ويژگي‌هاي ساختاري مانند تعداد، طول و توزيع اگزون‌ها حفاظت شده هستند. ناحيه بالادست ژن‌هاي TaSUS داراي فراواني متفاوتي از عناصر تنظيمي cis است كه دليلي بر پيچيدگي تنظيم بيان اين ژن‌ها در مراحل نموي و يا پاسخ به تنش‌ها مي‌باشد. همچنين 21 ژن TaSUS هدف miRNA مربوط به 16 خانواده متفاوت قرار مي‌گيرند كه اهميت تظيم بيان ژن پس از رونويسي در اين خانواده را نشان مي‌هد. پروفايل بياني مكاني/زماني اين ژن‌ها مشخص كرد كه ژن‌هاي TaSUS مربوط به زيرگروه SUSI نقش مهمي در رشد و نمو گندم بر عهده دارند. اين نتايج نگاه جديدي به تكامل ژن‌هاي TaSUS بوده و اطلاعات پايه از نظر تكاملي و كاركردي احتمالي، براي انتخاب و ارزيابي نقش اين ژن‌ها در متابوليسم ساكارز در شرايط رشدي مختلف در گندم را فراهم مي‌كند.

In higher plants, sucrose synthase (SuS, EC 2.4.1.13) is widely considered as a key enzyme involved in sucrose metabolism and catalyzes the reversible cleavage of sucrose into fructose and UDP- glucose. Here, 22 SuS genes have been identified in the genome of wheat by using bioinformatics methods and renamed TaSUS1 to TaSUS22 according to their chromosomal locations. Phylogenetic analysis revealed that the sucrose synthase genes in wheat and other plants were divided into three evolutionary groups, named SUS I, SUS II and SUS III, respectively. SuS genes in the same group showed similar structural characteristics, such as exon number, size and length distribution. The upstream regions of TaSuS genes had variable frequencies of cis-regulatory elements that could show regulation at different developmental stages and/or differential regulation in response to stress, while 21 genes had targets for 16 different miRNA families that show the importance of posttranscriptional regulation for TaSUS genes. Temporal and spatial expression profiling indicates a potential role for SUSI genes during growth and development in wheat. These results give new insights into the evolution and basic information that will aid in elucidating the functions of the wheat SuS gene family.