تجزيه و تحليل توالي‌هاي غيرترجمه شونده خانواده عوامل رونويسي bZIP در جو

UTR Analysis of bZIP Transcription Factor Family in Barley

خانواده bZIP يكي از گسترده‌ترين عوامل رونويسي در گياهان است كه در پاسخ به تنش‌هاي زيستي و غيرزيستي نقش دارد. تنظيم بيان ژن در مرحله ترجمه بر اساس خصوصيات مولكول mRNA تعيين مي‌شود كه يكي از مهم‌ترين آن‌ها نواحي غيرترجمه شونده (UTR) هستند. در اين مطالعه ويژگي‌هاي نواحي غيرترجمه شونده خانواده bZIP در گياه جو (شامل 78 عضو) و اثر آن‌ها بر رونويسي و ترجمه، بر اساس روش­هاي بيوانفورماتيكي مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس نتايج، ميانگين طول ناحيه 5'-UTR كمتر و محتواي GC آن بيشتر از ناحيه 3'-UTR بود. زمينه كدون آغاز براي موقعيت 4+ در 49/23% از اعضا توسط گوانين و موقعيت 3- در 56/70% توسط نوكلئوتيدهاي پوريني اشغال شده بود. در مجموع 18 نوع عناصر فعال سيس موثر در تنش‌هاي غيرزيستي به‌دست آمد كه عوامل رونويسي تنظيم شونده توسط اسيد جيبرليك بيش‌ترين فراواني را داشتند. ريبوزوم براي رسيدن به كدون آغاز 50 عضو بايد انرژي بيش از Kcal/mol 50 صرف كند، اگرچه 23 عضو داراي نواحي داخلي براي ورود ريبوزوم (IRES) بودند. يك توالي هدف sRNA در توالي‌هاي 5'-UTR (HvbZIP4) و هم‌چنين 3'-UTR (HvbZIP44) مشاهده شد. 225 عدد توالي چهارچوب باز خواندني (با حداقل طول 12 نوكلئوتيد) در بالادست ناحيه رمزكننده اصلي مشاهده شد. شباهت قابل توجهي بين توالي چهارچوب باز خواندني بالادست (چهارچوب 3+) در HvbZIP24 و يك پروتئين بالادست در Theobroma cacao (XM_007017561.1) مشاهده شد. به‌طور‌كلي، مولكول‌هاي mRNA اعضا اين خانواده داراي ساختارهاي متفاوت تنظيمي بودند، اين امر راه‌حلي طبيعي براي كنترل دقيق ميزان توليد اين نوع پروتئين‌هاي تنظيمي است.

bZIP family is one of the most diverse transcription factors in plants playing critical roles in response to biotic and abiotic stresses. Regulation of gene expression at translation level is determined based on the mRNA features which untranslated regions (UTRs) are among the most important ones. In the present study, we attempted to survey the features of UTRs and their probable effect on transcription and translation of bZIP family in barley (78 members) through in silico approaches. Based on the results, mean length of 5´-UTRs were more than 3´-UTR but 5´-UTRs had more GC content. Context of initial codons had 49.23% guanine at +4 and 56.70% purine at -3 positions. Totally, 18 abiotic stress responsive Cis-acting elements were found which GA-regulated myb element was prevalent. Ribosome should consume more than 50 Kcal/mol energy to reach the start codon of 50 members. However, 23 members had Internal Ribosome Entry Site (IRES). sRNA targets were only detected in 5´-UTR (HvbZIP4) and in 3´-UTR(HvbZIP44). 225 Upstream Open Reading Frame (uORFs) were extracted where the minimum length was 12 nt. uORF of HvbZIP24 (at frame +3) was similar to an upstream protein of Theobroma cacao (XM_007017561.1). In general, mRNAs of the bZIP family in barley had different regulatory structures, which might be a natural solution for accurate regulation of these regulatory proteins.