استخراج و بررسي طرح پروتيينها و DNA نوكليوزومي كروماتين سلولهاي برگ گياه سيب زميني (Solanum tuberosum)

Identification of chromatin proteins and DNA repeat lenght in Solanum tuberosum

سيب زميني چهارمين محصول تغذيه اي جهان است كه در معرض قارچها، باكتريها و ويروسهاي زيادي قرار دارد. كروماتين اساسا از DNA ، پروتئينهاي هيستوني و غيرهيستوني ساخته شده است. اين تركيبات پروتئيني علاوه بر ايجاد ساختار نوكلئوزومي در تنظيم بيان ژن، متابوليسم سلولي و رونويسي نيز شركت دارند. مطالعات بسياري بر روي نوع پروتئينهاي كروماتين و طرح نوكلئوزومي سلولهاي جانوري انجام شده است، ليكن در خصوص گياهان به علت مشكلاتي در روشهاي استخراج و پيچيدگيهاي ديگر اين مسئله كمتر مطالعه شده است. در اين مطالعه پروتئينها و طرح نوكلئوزومي كروماتين سلولهاي برگ گياه سيب زميني مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور پس از كشت گياه سيب زميني، از برگها كالوس تهيه و سلولها به مدت 10-5 روز در شرايط استاندارد كشت داده شده و سوسپانسيون سلولي به دست آورده شد. پروتئينهاي كروماتين از اين دو نمونه جداسازي و به وسيله ژل الكتروفورز و وسترن بلات مورد بررسي قرار گرفت، همچنين DNA از سلولهاي برگ جداسازي و پس از هضم آنزيمي، طرح نوكلئوزومي بر روي ژل آگارز تعيين گرديد. نتايج حاصل نشان داد كه پروتئينهاي استخراج شده به روش اسيد طرح پيچيده تري نسبت به سلولهاي جانوري دارند به طوري كه علاوه بر باندهايي در ناحيه هيستونهاي هسته مركزي در سلولهاي جانوري كه در وسترن بلات با آنتي بادي عليه پروتئينهاي هيستوني بافت تيموس شناسايي شدند، پروتئينهايي با وزنهاي مولكولي بالاتر از 17 كيلو دالتون مشاهده گرديد كه با آنتي بادي جانوري قابل شناسايي نبودند. پروتئينهاي غير هيستوني اين گياه نيز چه از نظر حركت الكتروفورزي و چه از نظر خصوصيات ايمونوشيميايي با پروتئينهاي مشابه در سلولهاي جانوري متفاوت بودند. بررسي DNA استخراج شده از سلولهاي برگ سيب زميني پس از هضم آنزيمي و استفاده از منحني كاليبراسيون بر روي ژل آگارز قطعاتي با مضربي از 158 جفت باز نشان داد. از نتايج فوق مي توان نتيجه گرفت كه پروتئينهاي هيستوني و غيرهيستوني و همچنين طول DNA نوكلئوزومي در سلولهاي برگ سيب زميني متفاوت از سلولهاي جانوري است و مقايسه آنها با سلولهاي گياهي ديگر نيز تفاوتهاي فاحشي را نشان مي دهد.

Chromatin is a complex of DNA, RNA, histones and nonhistone chromosomal proteins. Identification of these proteins help us for better understanding of different mechanisms of gene expression. There are several methods for extraction of histones and nonhistone proteins from animal cells, but less information of a comparable state is available for plants. Also, biochemical evidence has shown that the DNA repeats length in micrococcal nuclease digests of the chromatin of higher eukaryotes varies widely. In this study, potato leaf cells, cell suspensions and calli were extracted with different methods using, acids and salts. Then the proteins were analyzed on SDS polyacrylamide gel electrophoresis and immunoblotted against histones and HMG antisera. The results show that histones H3 and H4 are relatively the same as their animal counterparts but H2A and H2B in potato are larger than their animal counterparts and exist as a several molecular weight variants. Also HMG proteins exhibit four main proteins in total tissue extract potato leaves and their electrophoretic pattern is different from mammalian HMG proteins. The potato leaf HMG proteins could not be detected by immunoblotting against thymus HMG antisera. Examination of extensive Micrococcal nuclease digest suggests that the DNA repeat length is approximately 158 base pairs which are shorter than the DNA repeat length of mammals and also other plants. It is concluded that there is little homology between the chromatin proteins and DNA repeat length of the animals and potato leaf cells.