فراواكاوي داده هاي RNA-seq گياه دارويي پروانش (Catharanthus roseus) تحت برخي تنش هاي زيستي و غير زيستي

هدف: اهداف مهندسي ژنتيك و متابوليك را مي‏توان با درك فرآيندهاي مولكولي پاسخ به تنش به ميزان زيادي محقق كرد. پژوهشگران مي‏توانند از طريق مطالعات ترنسكريپتوم به داده‏هاي فراواني در اين خصوص دسترسي پيدا كنند. استفاده از روش‌هاي آماري پيشرفته مانند فراواكاوي براي ادغام داده‌هاي بسياري از منابع، روش جديدي براي يافتن ژن‌هاي با بيان متفاوت (DEG) ، براي غلبه بر پيچيدگي زيستي و ارائه نتايج دقيق‌تر ارائه مي‌دهد. مطالعه فعلي از فراواكاوي داده‌هاي بياني RNA seq گياه پروانش براي كشف DEGهاي غني‏سازي شده در پاسخ به عوامل تنش‌زا و توليد متابوليت‌هاي ثانويه مهم استفاده كرد.مواد و روش‏ها: داده‏هاي RNA seq از پايگاه داده EMBL EBIدريافت و پس از پيش پردازش، نقشه‏يابي خوانش‏هاي با كيفيت بر روي ژنوم مرجع پروانش صورت گرفت. تغييرات بيان ژن‏ها براي هر مجموعه داده، بررسي و سپس براي فراواكاوي استفاده شد. ژن‎هاي با بيان متفاوت و معني‏دار در پاسخ به تنش‏هاي زيستي و غيرزيستي ، از نظر عمكرد زيستي و مسيرهاي زيستي درگير بررسي شدند و تجزيه و تحليل هم‏بياني انجام شد و در نهايت ژن‏هاي كليدي و هاب در پاسخ به تنش و مسير بيوسنتزي توليد متابوليت‏هاي مهم ترپنوئيد ايندول آلكالوئيدها ((TIAs)Terpenoid Indole Alkaloids ) تعيين گرديد.نتايج: يافته‌هاي فراواكاوي، 772 ژن با بيان متفاوت داراي Log2FC≥|1 (Log2 Fold Change) و FDR≤0.05 (FalseDiscovery Rate) را شناسايي كرد كه 305 و 467 ژن از اين ژن‌ها به ترتيب داراي بيان بالا و پايين تحت تنش بودند. در اين ميان، فراواكاوي امكان شناسايي 27 ژن را فراهم نمود كه در آناليزهاي انفرادي به عنوان DEG شناسايي نشده بودند. نتايج غني‌سازي عملكردي DEGها اهميت حياتي آنها را در فرآيندهاي متابوليك، پاسخ به محرك‌ها و فرآيندهاي سلولي نشان داد. آنها همچنين در مسيرهاي متعددي مانند مسير سيگنالينگ ، پروتئين كينازهاي فعال شده با ميتوژن ((MAPK)Mitogen activated protein kinases)، بيوسنتز متابوليت‏هاي ثانويه، انتقال هورمون‏هاي گياهي و مسيرهاي متابوليك تحت تنش اهميت معني‏داري داشتند. از طريق تجزيه و تحليل شبكه هم‌بياني، ژن‌هاي هاب پاسخ‌دهنده به تنش و مرتبط با مسيرهاي بيوسنتز ترپنوئيد ايندول آلكالوئيدها (TIA) يافت شدند كه مي‏توانند ژن‌هاي بالقوه‌اي در سنتز تركيبات دارويي منحصر به فرد گياه باشند.نتيجه‏گيري: در اين تحقيق، با بررسي پاسخ‌هاي مولكولي گياه پروانش تحت تنش‌هاي مختلف با استفاده از رويكردهاي فراواكاوي و زيست‌شناسي سامانه‌اي ، ژن‌هاي كليدي و جديد شناسايي شدند. اين ژن‌ها داراي توانايي بالقوه جهت استفاده به عنوان ژن‌هاي كانديد در پروژه‌هاي مهندسي ژنتيك و متابوليك بوده كه به منظور افزايش توانايي گياه در توليد متابوليت‌هاي درماني در آينده به كار گرفته شوند.