شناسايي يك ميانكنش مولكولي جديد در كنترل اپي‌ژنتيكي بيان ژن FLC در گياه آرابيدوپسيس با استفاده از تكنيك دوبل هيبريد مخمر

Detecting a novel molecular interaction involved in epigenetic control of FLC expression in Arabidopsis using yeast two hybrid system

آغاز گلدهي در گياهان توسط عوامل مختلفي از قبيل طول دوره نوري، دوره سرما، هورمون ها و عوامل اپي ژنتيك كنترل مي شود. يك مسير مهم در اين فرآيند، كنترل اپي ژنتيكي ژن FLC است كه بيان آن موجب مهار گلدهي ميگردد. حذف گروههاي استيل از روي هيستون هاي ژن FLC توسط پروتئينMSI4 باعث توقف بيان FLC شده و بنابراين، گلدهي آغاز ميشود. با اين حال، مكانيسم عمل اين پروتئين هنوز تا حدود زيادي ناشناخته است. در اين تحقيق، براي يافتن شريك مولكولي پروتئين MSI4 در انجام فرآيند داستيلاسيون، از سيستم دوبل هيبريد مخمر كه يكي از مهمترين روشهاي رديابي ميان كنشهاي مولكولي ميباشد، استفاده شد. براي اين كار، ابتدا ژن MSI4 در ناقل دوبل هيبريد مخمر همسانه سازي شد. سپس، MSI4 به عنوان طعمه براي غربال در كتابخانه cDNA گياه آرابيدوپسيس به روش دوبل هيبريد مخمر استفاده شد. پروتئيني كه با اين روش به دام افتاد، PKT3 (Peroxisomal 3-Ketoacyl-CoA Thiolase 3) بود كه يك استيل كوآسيل ترانسفراز است. وظيفه اين پروتئين آزاد كردن و انتقال بنيانهاي استيل به مولكول ها است و از اين رو در بسياري از فرآيندهاي حياتي سلول نقش دارد. اين ميان كنش به وسيله همسانه سازي cDNA كامل پروتئين PKT3 و همچنين هومولوگ آن PKT4 بطور مستقل تاييد شد. گزارش ميان كنش MSI4-PKT3 مي تواند افق هاي روشني را براي مطالعات بيشتر در مورد مكانيسم عمل MSI4 پيش روي پژوهشگران قرار ‌دهد. از اين دستاورد مثلا با تغيير بيان ژن PKT4 مي‌توان براي تنظيم زمان گلدهي در توليد محصولات زراعي و باغي استفاده كاربردي كرد.

Initiation of flowering in plants is controlled by various factors such as photoperiod, cold, hormones and epigenetic effects. A major pathway in this process is the epigenetic control of FLC gene, whose expression inhibits the flowering initiation. Removing acetyl groups from FLC gene histons, by MSI4 protein represses FLC expression, and thus, flowering is initiated. However, the molecular mechanism of this protein is largely unknown. In this research, we used the Yeast Two Hybrid System (Y2HS) to study proteinprotein interactions, to find proteins interacting with MSI4. Therefore, first, we cloned the MSI4 gene in proper Y2HS vector. Then, cDNA bank of Arabidopsis thaliana was screened by MSI4 as bait to prey the interactors of MSI4. The protein trapped by this method was PKT3 (Peroxisomal 3KetoacylCoA Thiolase 3), which is an acetylcoacyl transferase. The function of this protein is to release acetyl groups and deliver them to other molecules, and therefore, it has significant role in many crucial cell processes. This interaction was confirmed by cloning the complete cDNA of PKT3 as well as its homologue, PKT4. The interaction of MSI4PKT3 is reported here for the first time and opens new horizons for more studies on MSI4 functional mechanism. This finding can be useful in regulation of flowering time in fruits and crops through genetic engineering of this pathway for example by alteration of PKT4 regulation.