تجزيه و تحليل بيوانفورماتيكي توالي هاي EST كلاله زعفران (Crocus sativus L.) به منظور تعيين جهت گيري كاركردي ژنوم و شبكه ژني

Bioinformatics Analysis of Saffron (Crocus sativus L.) Stigma EST Sequences to Determining Functional Genome Orientation and Gene Network

روش­هاي ژنوميكس كاركردي نظير تجزيه و تحليل توالي­هاي EST، امكان شناسايي، بررسي بيان و مطالعه رونوشت­هاي ژني درگير در شبكه­هاي تنظيمي و متابوليكي را فرآهم آورده­اند. در اين پژوهش به منظور شناسايي جهت گيري كاركردي ژنوم و تعيين شبكه ژني درگير در تكامل كلاله زعفران، 6202 توالي EST مربوط به كتابخانه­ي كلاله بالغ زعفران مورد بررسي و تحليل قرار گرفتند. پس از پيرايش اوليه توالي­ها، دسته بندي و هم گذاري آنها انجام شد كه منتج به ايجاد 910 unigene (604 كانتيگ و 304 سينگلتون) گرديد. جستجوي بلاست ايكس نشان داد كه 570 unigene داراي hit مشخص در بين پروتيين­هاي آرابيدوپسيس بودند و براي ساير توالي­ها hit مشخصي شناسايي نشد. گروه­بندي و Gene enrichment analysis توالي­ها آنها را در 31 گروه كاركردي مختلف قرار داد كه حضور 12 گروه در سطح آماري 1% معني­دار گرديد. شبكه ژني مربوط به توالي هاي با حضور بالا (بيش از 20 رونوشت)، نشان داد كه ارتباطات ژني پيچيده اي در كلاله بالغ زعفران وجود دارد. نتايج مشخص نمود كه مسير علامت­دهي جاسمونيك اسيد و عوامل رونويسي مربوط به آن همچون MYB21 و Zinc finger ها سهم بزرگي از شبكه تنظيمي را به خود اختصاص مي­دهند و نقش كليدي اي در تنظيم متابوليسم اوليه و ثانويه كلاله و به خصوص متابوليسم كارتنوييدها (به عنوان مهم ترين متابوليت هاي زعفران)، بر عهده دارند. ژن­هاي شناسايي شده در اين پژوهش مي توانند نامزدهاي مناسبي براي دست­ورزي تكامل و متابوليسم كلاله زعفران باشند.

Functional genomics methods such as Expressed Sequenced Tag (EST) analysis have provided possibilities for identification, expression analysis and study of transcripts involved in metabolic and regulatory networks. In order to identify of genome orientation and to determine gene networks involved in the evolution of saffron stigma, 6202 EST sequences from mature saffron stigma were analysed. After initial trimming, sequences clustering and assembling resulted in 910 unigenes (604 Cotingʹs and 304 Singleton). BLAST X revealed that 570 unigene had significant hit among the Arabidopsis protein database, whereas the remaining unigenes displayed no significant match with the any hit. Classifying and gene enrichment analysis of unigenes, put them into 31 distinct functional groups, where 12 groups of them were statistically significant at ?=0.01. Gene network of high represented Cotingʹs (which had greater than 20 transcripts), showed that there is a complex gene interaction in mature saffron stigmas. Results revealed that jasmonic acid signalling pathway and its transcription factors such as MYB21 and Zinc fingers play a key role in regulating of stigma primary and secondary metabolism, especially in metabolism of carotenoids (as the most important saffron metabolites). The genes identified in this study could be good candidates for manipulating the evolution and metabolism of saffron stigma.