پديد آورندگان :
فرمانبر، نجمه دانشگاه آزاد اسلامي، نيشابور , حداد مشهدريزه، علي اكبر دانشگاه فردوسي مشهد - پژوهشكده فناوري زيستي - گروه سلولي و مولكولي , همت، جعفر سازمان پژوهش‌هاي علمي و صنعتي تهران - پژوهشكده بيوتكنولوژي
كليدواژه :
بيوديزل , جانداران روغني , DGAT , WS/DGAT , Oleosin , MLDP , TadA
چكيده فارسي :
بيوديزل، سوختي زيستي با قابليت اشتقاق از اسيدهاي چرب انباشته‌شده در سلول‌هاي جانوري، گياهي، جلبك‌ها، قارچ‌ها و باكتري‌ها، ضمن تجديدپذيري، زيست‌تخريب‌پذير است كه گوگرد و تركيبات آروماتيك ندارد. بنابراين راهكارهاي گسترده‌اي به‌منظور توسعه و افزايش راندمان توليد چربي در منابع بيوديزلي در دستور كار است كه در اين ميان فناوري‌هاي نوين زيستي مبتني بر كاربري مكانيسم‌هاي مولكولي مرتبط مي‌تواند راهگشا باشد.
مواد و روشها: در اين پژوهش بررسي مكانيسم‌هاي مولكولي و آنزيم‌هاي كليدي دخيل در توليد و تجمع ليپيد در منابع بيوديزلي مبتني بر مرور منابع و داده‌پردازي‌هاي رايانه‌اي در دستور كار قرار گرفت. بررسي ويژگي‌هاي ساختاري، عملكردي و دامنۀ ميزباني با استفاده از برنامه‌هاي InterProScan 5، Motif scan،Conserved Domain، ProtParam،TMHMM،GC content calculator،NetNGlyc، NetPhos،Sulfinator، Protein Blast و MEGA6 انجام شد.
نتايج: تجزيه و تحليل مكانيسم‌هاي مولكولي مرتبط منجر به آشكارسازي دي‌آسيل گليسرول آسيل ترانسفراز (DGAT)، واكس‌استرسنتتاز/ دي‌آسيل‌گليسرول‌آسيل‌ترانسفراز (WS/DGAT)، اولئوسين، MLDP و TadA به‌عنوان آنزيم‌ها و پروتئين‌هاي مؤثر در توليد و تجمع ليپيد در جانداران مطرح بيوديزلي شد. بررسي ويژگي‌هاي ساختاري ژن‌هاي مسئول، ضمن آشكارسازي طول و محتوي CG متفاوت، پيوسته‌بودن ساختاري برخي از آنها را نشان داد؛ از سوي ديگر بررسي ويژگي‌هاي ساختاري آنزيم‌ها و پروتئين‌هاي ذكرشده با تعيين موقعيت سلولي آنها، حضور دمين‌هاي عملكردي Oleosin، UPF0089، DAGAT،MBOAT و آپوليپوپروتئين را در اين آنزيم‌ها نشان داد. همچنين، قابليت تأثيرپذيري تمامي آنزيم‌هاي انتخابي از تغييرات پس از ترجمه در اين پژوهش مشخص شد؛ علاوه بر اين، آشكارسازي دامنۀ ميزباني آنزيم‌ها و پروتئين‌هاي ذكرشده، منجر به معرفي گونه‌هايVernicia fordii،Ricinus communis،Dunaliella parva، Thalassiosira pseudonana، Saitoella complicata، Rhodococcus imtechensis و Rhodococcus wratislaviensis با قابليت احتمالي توليد بالاي چربي، به‌عنوان منابع نوين بيوديزلي شد.
بحث و نتيجه گيري: نتايج حاصل از اين پژوهش ضمن معرفي دمين‌ها و موتيف‌هاي عملكردي مؤثر در مسير سنتز بيوديزل، منجر به آشكارسازي جانداران توانا با قابليت احتمالي توليد اين نوع از سوخت زيستي شد كه بايد در شرايط آزمايشگاهي مورد آزمون‌هاي بيشتري قرار گيرند.
چكيده لاتين :
Introduction: Biodiesel as a biofuel, with renewable, biodegradable and free of polycyclic aromatic hydrocarbons properties, could be derived from fatty acids of the cells of the animals, plants, algae and bacteria. So, a wide range of approaches have been considered to increase the oil production in biodiesel resources. In this regard, biotechnology approaches can provide new solutions based on application of molecular mechanisms.
Materials and methods: A comprehensive survey on molecular mechanisms and key enzymes which are involved in the production and accumulation of the lipids in biodiesel resources have been considered based on literature study and in-silico investigation. In-silico investigation has been performed via InterProScan 5 ،Motif scan ،Conserved Domain ،ProtParam ،TMHMM ،GC content calculator ،NetNGlyc ،NetPhos ،Sulfinator ،Protein Blastand MEGA6 programs for characterizing the structure, functions and homology survey of the selected sequences.
Results: Our survey led to the introduced diacyl glycerol acyl transferase (DGAT), waxester synthase/diacyl glycerol acyltransferase (WS/DGAT), oleosin, MLDP and TadA as the effective enzymes and proteins in lipid production and accumulation in selected biodiesel organisms. An investigation on the structure of the corresponding genes of the selected enzymes, led to reveal their various features in the length, GC content as well as in intronic properties. On the other hand, this characterizing on the selected enzymes and proteins disclosed post-translational modifications in all of them, as well as their localization in the cells. Moreover MBOAT, DAGAT, UPF0089, Oleosin and apolipo protein have been revealed in their context as critical domains. On the other hand, homology survey of the selected enzymes and proteins led to introduce the Verniciafordii, Ricinuscommunis, Dunaliella parva , Thalassiosira pseudonana, Saitoella complicata, Rhodococcus imtechensis and Rhodococcus wratislaviensis species, as new sources of biodiesel with possible capability for lipid production.
Discussion and conclusion: Overall, this survey provides a series of motifs and domains in biodiesel process, as well as introducing several organisms with potency in biodiesel production, which could be more examined in an experimental condition.
