بررسي بيوانفورماتيكي نقش جايگاه آمينواسيدي 134 در اختصاصيت سوبستراي آنزيم ديهيدروفلاونول 4-ريدوكتاز دخيل در بيوسنتز آنتوسيانين‌ها

Bioinformatical Study of the of role 134th Amino Acid Position in Substrate Specificity of Dihydroflavonol 4-Reductase in Anthocyanins Biosynthesis

رنگ گياهان اساساً ناشي از سه دسته تركيبات فلاونوييدها، كاروتنوييدها و بتالين‌ها مي‌باشد. فلاونوييدها و به‌طور خاص آنتوسيانين‌ها رنگريزه‌هاي اصلي گل‌ها، ميوه‌ها و بذر هستند. سه آنتوسيانين سيانيدين، پلارگونيدين و دلفينيدين آنتوسيانين‌هاي اصلي در گياهان مي‌باشند. مسير بيوسنتزي منتهي به آنتوسيانين‌ها در بين گونه‌هاي مختلف به‌خوبي محافظت شده است. آنزيم دي‌هيدروفلاونول 4-ريدوكتاز يكي از آنزيم‌هاي كليدي در مسير بيوسنتزي آنتوسيانين‌ها است كه دي‌هيدرو فلاونول‌ها را به ليوكوآنتوسيانيدين‌هاي مربوطه تبديل مي‌كند. براي بررسي نقش جايگاه آمينواسيدي 134 آنزيم دي‌هيدروفلاونول 4-ريدوكتاز در تعيين اختصاصيت سوبستراي آنزيم در گونه‌هاي مختلف، توالي‌هاي آمينو‌اسيدي اين آنزيم را از پايگاه‌هاي اطلاعاتي جمع‌آوري كرده و مورد تجزيه و تحليل قرار داده‌ايم. نتايج هم‌رديفي چندگانه آمينو‌اسيدي نشان داد كه توالي آمينو‌اسيدي آنزيم دي‌هيدروفلاونول 4-ريدوكتاز در بين گونه‌هاي مختلف محافظت‌شده مي‎باشد. در دو گونه از گونه‌هاي مورد بررسي هيچ‌كدام از اسيد‌آمينه‎هاي محافظت‌شده آسپارژين و آسپارتيك‌اسيد در اين جايگاه وجود نداشته است. نتايج ما به‌وضوح نشان داده كه اين جايگاه به تنهايي نمي‌تواند مسيول تعيين اختصاصيت آنزيم دي‌هيدروفلاونول 4-ريدوكتاز باشد و جايگاه‌هاي آمينو‌اسيدي مجاور جايگاه 134 نيز ممكن است در اين تعيين اختصاصيت سهيم باشند.

Plant colors are basically arisen from three categories namely, flavonoid, carotenoid and betalains. Flavonoid and in particular anthocyanins are main colored pigments of flower, fruits and seeds. The biosynthetic pathway leading to biosynthesis of anthocyanin among species is well conserved. One of the key enzymes in anthocyanins biosynthesis pathway is dihydroflavonol 4-reductase which converts dihydroflavonols into their leucoanthocyanidins. In order to investigate the role of the 134th amino acid position in substrate specificity determination of dihydroflavonol 4-reductase enzyme, different amino acid sequences of this enzyme were collected from the database and analyzed. Multiple amino acid sequence alignment showed that the amino acid sequence of this enzyme is protected among different species. In the two studied species, neither of the two conserved amino acids including aspargine and aspartic acid were found in this position. Our results clearly indicate that this position alone cannot be responsible for determination of substrate specificity of dihydroflavonol 4-reductase enzyme, and that lateral positions of the 134th residue could also be involved.