مطالعه بيوانفورماتيكي خانوادة ژني آنتي‌پورترهاي كلسيم/كاتيون (CaCAs) در ذرت (.Zea mays L)

Bioinformatical study of Calcium/cation (CaCA) antiporters gene family in maize (Zea mays L.)

پروتئين‌هاي خانواده آنتي‌پورتر يون كلسيم/كاتيون (CaCA) نقش حياتي در هموستازي يون كلسيم دارند كه يك رويداد مهم در طول نمو و پاسخ دفاعي گياه است. در مطالعه حاضر با استفاده از داده‌هاي بانك‌هاي اطلاعاتي مرتبط، 14 ژن CaCAs در ژنوم ذرت شناسايي و براساس سازماندهي ساختاري و ارتباط تكاملي آن‌ها با پروتئين‌هاي شناسايي‌شده به سه گروه CAX، CCX و MHX طبقه‌بندي شدند. بيشتر پروتئين‌هاي ZmCaCA داراي دو دمين Na_Ca_ex بودند. تمامي ژن‌هاي شناسايي‌شده داراي حداقل يك موتيف كاركردي بوده و ساختار ژني هر زير گروه CaCA بسيار حفاظت‌ شده است. در پيش‌بيني مولكول-هاي miRNA واكنش‌گر نسبت به ژن‌هاي CaCA در ذرت 33 نوع miRNA متفاوت شناسايي شد كه در تنظيم بيان پس از رونويسي 13 ژن CaCAs از طريق برش mRNA يا ممانعت از ترجمه دخالت دارند. علاوه بر اين، چندين عنصر تنظيمي cis پاسخ به تنش‌ها و هورمون‌ها در پيش‌بر اين ژن‌ها شناسايي شد. بيان متغير اكثر ژن‌هاي ZmCaCA در مراحل مختلف رشد و نمو، نقش مشخص آن‌ها در نمو ذرت را نشان مي-دهد. همچنين القاء بيان اين ژن‌ها در پاسخ به تنش‌هاي غير زيستي (سرما، شوري، خشكي) كاركرد دفاعي ژن‌هاي ZmCaCA را مشخص نمود. بيشترين افزايش و كاهش بيان ژن مربوط به ژن‌هاي CAX است. نتايج اين مطالعه اطلاعات پايه در مورد روابط فيلوژني و كاركردهاي احتمالي ژن‌هاي CaCA ذرت را براي پژوهش‌هاي آتي فراهم مي‌سازد.

The Ca2+/cation antiporters (CaCA) superfamily proteins play vital function in Ca2+ ion homeostasis, which is an important event during development and defense response. In the present study, using related database, 14 CaCA genes were identified in the maize genome and classified according to their structural organization and evolutionary association with the identified CAX, CCX and MHX proteins. Most of the ZmCaCA proteins had two Na_Ca_ex domains. All of the identified genes had at least one functional motif and gene structure of each CaCA subgroup is highly conserved. In the prediction of reactive miRNAs relative to CaCA genes in maize, 33 different miRNA variants were identified that regulate the expression of 13 CaCA genes through cleavage or inhibition of translation. In addition, several cis-acting regulatory elements in ZmCaCA genes were found to be related to hormones stress responses. The variable expression of most ZmCaCA genes at different stages of development indicates their distinct role in development. Expression of these genes in abiotic stresses (cold, salt, and drought) indicates their role in stress response. The greatest high expression and down regulation of gene expression is related to CAX genes. The results of this study provide basic data about phylogeny and putative function of these genes for future studies on the role of CaCA genes in maize.