شناسايي و بررسي خصوصيات برخي اعضاي خانواده ژني اسنكين در گياه پياز (.Alliumcepa L)

Identification and characterization of some snakin gene family members in onion (Allium cepa L.)

پپتيدهاي ضد ميكروبي يكي از مهم‌ترين سدهاي دفاعي گياهان در مقابل طيف وسيعي از پاتوژن‌ها به شمار مي‌روند. در اين بين، اسنيكين‌ها توجه ويژه‌اي را به خود جلب مي‌كنند، زيرا يكي از مهم‌ترين پپتيدهاي غني از سيستئين در ميان پپتيدهاي ضد ميكروبي گياهي هستند. در مطالعه حاضر، برخي از اعضاي خانواده ژني اسنيكين در گياه پياز از طريق روش‌هاي بيوانفورماتيكي و آزمايشگاهي شناسايي و تعيين خصوصيت شدند. بدين منظور تمام توالي‌هاي پروتئيني اسنيكين‌هاي گياهي از پايگاه NCBI دريافت شدند. توالي مورد توافق اسنكين با هم‌ترازي چندگانه توالي‌هاي دريافت شده ايجاد شد. سپس توالي مورد توافق اسنكين با استفاده از ابزار tBLASTn در برابر ترنسكريپتوم گياه پياز هم‌ترازي موضعي شد. توالي‌هاي حاصل از tBLASTn، سرهم‌بندي شده و براي تعيين چارچوب خوانش باز كامل و پيش‌بيني دمين‌هاي عملكردي، سيگنال پپتيد، محل تجمع سلولي، خصوصيات فيزيكوشيميايي، فراواني اسيدهاي آمينه و فعاليت ضد ميكروبي مورد بررسي قرار گرفتند. با استفاده از واكنش PCR توالي كد كننده كامل اسنيكين‌ها تكثير شد. در نهايت، وجود هفت ژن اسنيكين با چارچوب‌هاي خوانش باز با طول متوسط 323 جفت باز در گياه پياز تأييد شد. تجزيه و تحليل‌هاي بيوانفورماتيكي، شباهت بالاي ژن‌هاي اسنيكين پياز با همولوگ‌هاي اسنيكن‌ در ساير گونه‌هاي گياهي، از نظر توالي نوكلئوتيدي و پروتئيني و همچنين خصوصيات ساختاري را نشان داد. نتايج همچنين نشان داد كه تمامي اسنيكين‌هاي شناسايي شده در گياه پياز داراي خاصيت ضد ميكروبي بالقوه بودند. با توجه به اثرات ضد ميكروبي بالقوه در پپتيدهاي شناسايي شده، مي‌توان با توليد اين پپتيدها در سيستم‌هاي بياني مختلف از آن‌ها به عنوان عوامل ضد ميكروبي جديد در مقابله با پاتوژن‌هاي انساني، دامي و گياهي استفاده كرد.

Antimicrobial peptides (AMPs) are one of the most important defense barriers of plants against a wide range of pathogens. The snakins attract special attention because they are one of the most important and main cysteine-rich peptides among plant anti-microbial peptides. In the present study, some snakin gene family members were identified and characterized from onion (Allium cepa L.) using bioinformatics and experimental methods. All snakin protein sequences were retrieved from NCBI database. The snakin consensus sequence was obtained from alignment of retrieved sequences. Then, the consensus sequence was aligned against the onion transcriptome using tBLASTn tool. The resulting sequences were analyzed to determine the full-ORF, and to prediction of functional domains, signal peptides, subcellular localization, physicochemical properties, amino acid frequency and anti-microbial activity. The complete coding sequence of snakin genes were amplified by PCR. Finally, the presence of seven snakin genes, with an average ORF length of 332 bp, were confirmed in onion. The high similarity of the onion snakin genes with homologous snakin genes belonging to other plant species in terms of nucleotide and protein sequences as well as structural was revealed by bioinformatics analysis. The results also showed that all identified onion snakins had the potential antimicrobial activity. Due to the potential antimicrobial activity of identified peptides, by producing these peptides in different expression systems, they can be used as new antimicrobial agents against human, animal and plant pathogens.