شناسايي ريز RNA ها و ژنهاي هدف مرتبط در گياه دارويي مرزه خوزستاني

Identification of microRNAs and related target genes in Satureja khuzistanica Jamzad

ميرناها (microRNAها)، دسته­ اي از مولكول­ هاي تنظيم­كننده كوچك و غير كدكننده هستند كه بيان ژن را از طريق تخريب رونويسي يا سركوب ترجمه تنظيم مي­ كنند. ميرناها، در تنظيم گستره وسيعي از فرايندهاي متابوليكي و فيزيولوژيكي در گياهان مشاركت دارند. خانواده نعناع به­ويژه مرزه خوزستاني، گياهان شناخته شده­ اي از نظر طعم، عطر و خواص دارويي هستند. تاكنون هيچ­گونه گزارشي از شناسايي ميرنا براي گياه دارويي مرزه خوزستاني (Jamzad khuzistanica Satureja) ثبت نشده است. ازاين‌رو، در اين مطالعه براي پيش­بيني ميرنا و ژن­هاي هدفشان در مرزه خوزستاني، از رويكرد محاسباتي مبتني بر جستجوي همساني استفاده شد. يوني­ژن ­هاي غير كدكننده به‌عنوان توالي ­هاي كانديد پيش‌ساز ميرنا در نظر گرفته شدند. در نهايت پس از ارزيابي پارامترهاي عمومي درصد باز GC، حداقل انرژي آزاد تاخوردگي (MFE)، شاخص حداقل انرژي آزاد تاخوردگي (MFEI) و ساختار ثانويه 58 ميرنا شناسايي شد كه از بين آنها با اعمال معيارهاي شناسايي اختصاصي گياهان و پالايش ميرناهاي پيش­بيني شده از چند رونوشت، در نهايت 10 ميرنا شناسايي شد. سپس 930 رونوشت هدف با استفاده از وب­سايت psRNATarget براي آنها پيش­بيني و با استفاده از ابزار BLASTx نرم‌افزار (v2.6.0) Blast+ NCBI تفسير كاركردي شد. بررسي ژن­هاي هدف نشان داد كه ژن­هاي پاسخ‌دهنده اكسين، ژن­هاي GRAS ((Gibberlic-acid insensitive (GAI), Rspressor of GAI (RGA) and Scarerow (SCR))، ژن AGO2 ( 2 Argonaute) و ژن­هاي خانواده LAC (Laccase) از اهداف عمده ميرناهاي شناسايي شده در مرزه خوزستاني هستند. تجزيه‌وتحليل غني­سازي مسير در ژن­ هاي هدف نشان داد كه مسير بيوسنتز متابوليت­هاي ثانويه به­طور معني­ داري جزء اهداف ميرناهاي شناسايي شده هستند. اين مطالعه، اولين گزارش از شناسايي ميرنا در مرزه خوزستاني بوده كه نقش آنها را در تنظيم ژن­هاي هدف توصيف مي­ كند.

MicroRNAs (miRNAs) are one of the small and non-coding regulatory molecules, which regulate gene expression by transcriptional cleavage or translational suppression. miRNAs are involved in regulating a wide range of metabolic and physiological processes in plants.The Lamiaceae family plants, especially Satureja khuzistanica, are well known herbs for its flavor, fragrance and medicinal properties. To date, no miRNAs have been identified in Satureja species. In present study, a computational approach based on homology search was used to identify miRNAs and their targets of Satureja khuzistanica. Non-coding unigenes were identified and considered for candidates of miRNAs precursor. After evaluating the general parameters such as GC bases percentage, minimum folding free energy (MFE), minimum free energy index (MFEI) and secondary structure, 58 miRNAs were identified, which among them, by applying plant specific parameters and filtring the miRNAs from several transcripts, overall ten miRNAs were identified. Then, 930 target transcripts were predicted using psRNATarget website and the annotation of them was performed using BLASTx tools of NCBI Blast+ software (v2.6.0). Examination of target genes showed that auxin-responsive genes, GRAS ((Gibberlic-acid insensitive (GAI), Rspressor of GAI (RGA) and Scarerow (SCR), AGO2 (Argonaute 2) and LAC (Laccase) family genes are the main targets of the identified miRNAs in S. khuzistanica. Pathway enrichment analysis of the target genes revealed that the secondary metabolic pathway is significantly among the targets of the identified miRNAs. This is the first study describing miRNAs and their role in the regulation of target genes in S. khuzistanica