همسانه سازي و بررسي روابط تكاملي يك آنزيم اكسيدو ردوكتاز در مسير توليد هورمون اتيلن

Cloning and Phylogenetic Relationships Analysis of an Oxidoreductase Gene in Product Pathway of Ethylene Hormone

آنزيم 1- آمينوسيكلوپروپان-1-كربوسيلكيك اسيد اكسيداز (ACO) عضوي از خانواده اكسيدو ردوكتازهاي وابسته به آهن II بوده و براي فعاليت خود به Fe2+ به عنوان كوفاكتور و آسكوربات به عنوان سوبستراي همراه نياز دارد. اين آنزيم، تنها آنزيم اكسيدو ردوكتاز مسير توليد هورمون اتيلن بوده و مرحله نهايي بيوسنتز اين هورمون را كاتاليز مي كند. در اين تحقيق، RNA كل از بافت ميوه گوجه فرنگي، رقم Memory I استخراج شده و سپس cDNA كد كننده ژن LeACO1 با استفاده از واكنش زنجيره اي پلي-مراز نسخه برداري معكوس (RT-PCR) ساخته شد. اين ژن در ناقل پلاسميدي pUC19 همسانه سازي شده و خصوصيات بيوشيمي، ساختاري و روند تكامل ژنتيكي آن مورد بررسي قرار گرفت. بررسي توالي پروتييني LeACO1 و ديگر پروتيين هاي اين خانواده آنزيمي نشان داد كه در جايگاه فعال آن ها سه اسيد آمينه His177، His234 و Asp179 تشكيل يك مثلث كاتاليزور كننده را داده و به اتصال Fe2+ در اين جايگاه كمك مي كنند. بررسي روابط فيلوژنتيكي و همرديف سازي چندگانه نشان داد كه اين ژن شباهت زيادي با ژن ACO1 در ديگر گياهان دارد. همچنين بررسي روابط تكاملي ميان اعضاي خانواده دي اكسيژنازهاي وابسته به يون آهن نشان داد كه از نظر تكاملي پروتيين هاي ACO از ساير اعضاي خانواده دي اكسيژنازها متمايز هستند.

1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase (ACO) enzyme is a member of the Fe (II-dependent family of oxidases/ oxygenases) and for activity requires Fe2+ as cofactors and ascorbate as a co-substrate. This enzyme is the only oxidoreductase in the ethylene biosynthesis pathway and catalysis the biosynthesis terminal step. In the present study, total RNA was extracted from tomato fruit (cv, Memory I), and then, coding cDNA of the LeACO1 gene was synthesized by reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). The PCR product was cloned into a pUC19 plasmid, and then, their biochemical, structural and phylogenetic characteristics were analyzed. LeACO1 amino acid sequence studies in tomato and other plant of such family were indicated that His177, His234 and Asp179 amino acids are formed a triangle catalytically site to play a role in binding Fe2+ cofactor. Phylogenetic and multiple alignment analysis were illustrated a high degree of identity to those of the ACO1 gene from other plants.