سوال 1 سوال ژنی!! [بایگانی] - سایت علمی نخبگان جوان

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : سوال 1 سوال ژنی!!

پیمان هادی فرکوش

28th February 2013, 09:38 PM

میخواستم بدونم میشه با تغییر ژنوم گندم خواص پروتئیناشو (مثل گلوتینو) عوض کرد؟[soal]

سلام دوست عزیز
بله همچین کاری رو میشه کرد درواقع خیلی وقته این کار درمورد گلوتن در گندم و زئین در ذرت عملی شده ولی یه مشکلی که پیش اومد بعد از تغییرات ژنتیکی گیاه نسبت به تنش های محیطی خیلی حساس شد مخصوصا به سرما شدید و گرمای شدید.....
این مطلب رو بخونید تنظیم بیان ژن های مربوط به گلوتن هم داخلش هست.............
اگر برای یه هدف خاصی میخواهید درصورت تمایل بگین تا در حد توانم بهتر کمکتون کنم.....

تنظیم بیان ژنهای پروتئین ذخیره ای
مشخص شده است که اکثریت ژنهای پروتئین ذخیره ای در بافت آندوسپرم تجلی(بیان) می یابند و تحت کنترل موقت هستند. انباشت متناسب نسخه های گروه های ژنی α، γ ، ω وHMW-GS وLMW-GS درابتدای توسعه دانه رخ می دهد. واکنش زنجیره ای پلیمراز رونویسی معکوس(RT-PCR) نشان داده است که ژنهای ویژه HMW-GS و حداقل 7 ژنLMW-GS طرحهای مشابهی از تنظیم موقتی را نشان داده اند. آغاز رونویسی بوسیله فاکتورهای رونویسی که با عناصر معمولی یافت شده درناحیه های پروموتر ژنهای پرولامین همراه هستند تنظیم می شود. نواحی پروموتوری ژنهای LMW-GS و گلیادین های گندم، هوردین های جو و سکالین های چاودار، عنصری دوقسمتی دارند که جعبه آندوسپرم نامیده می شود و حاوی دو بخش همجوار است، بخش GCN4 مانند(بخش G، یا بخش N) و بخش آندوسپرم یا پرولامین(بخش E)، جعبه دو قسمتی آندوسپرم تقریبا در فاصله 300bp بالا دست ناحیه کد کننده یافت می شود و کپی های اضافی از بخشها ممکن است در بالا دست یا پایین دست جعبه آندوسپرم یافت شوند. متشابها، اما نه کاملا یکسان، بخشها در ژنهای HMW-GS و برخی زئینها یافت شده اند. پروموترهای پرولامین بوسیله آنالیز سریع سایت های پرومو ترGUS درآندوسپرم ایزوله، بوسیله بیان(تجلی) سایت های پروموترGUS در گندم ترنس ژنیک و بوسیله بیان ژنهای بومی و ژنهای تغییر یافته درتنباکو آنالیز شده اند و وظایف عناصر تنظیمی بوسیله تجزیه حذفی بررسی شده است.بخش E برای بیان ژنهای پرولامین در آندوسپرم ذرت، جو و گندم و در کوتیلدون تنباکو لازم است. بخشGCN4 در مخمر و دیگر ارگانیسمها در پاسخ به شرایط تغذیه ای و محیط بوجود آمده است و حدس زده می شود که بخشهایی مشابه این بخش درژنهای پرولامین گندم، در ژنهای هوردئین C جو و ژنهای آلفا زئین در ذرت (در پاسخ به نیتروژن) نیزیافت شود. عناصر اضافی دیگر منطقه کدکننده ممکن است به دوام بیان ژنهای HMW-GS مرتبط باشند.تاکنون دو نوع فاکتور رونویسی یافت شده اند که به منطقه پروموترژنهای پرولامین متصل هستند. پروتئین ها در گروه پایه ای لئوسین باز شونده(bZIP) به بخشG متصل هستند. پروتئین اپک دو یا O2 در ذرت بهترین فاکتور شناسایی شده (bZIP) است که مرتبط به ژن پرولامین می باشد. پروتئین مشابهی در گندم به نام SPA وجود دارد. DOFها (عناصرهمبسته به DNA که ظاهری مشابه انگشت شصت دارند) متصل به جعبه E هستند و درجو BPBF، در گندم WPBF و در ذرت PBF نامیده می شوند. پروتئین های DOFمنحصربفرد بوده و احتمال داده می شود که ژنهای دست اندکار متابولیسم کربن را کنترل می کنند. BPBF بر بیان ژنهای هوردئین آندوسپرم در طی توسعه دانه و بر بیان ژنهای هیدورلازآلئورون در طی جوانه زنی دانه تاثیر گذاراست. دلایلی وجود دارد که فاکتورهای رونویسی bZIP و DOF با یکدیگر نیز برهمکنش دارند. تحقیق بیشتر برای فهم تنظیم محیطی و توسعه یابنده فاکتورهای رونویسی، چگونگی اتصال متعادل این فاکتورها به جعبه های G و E، آگاهی از فاکتورهای دیگر رونویسی که در بیان ژن موثرند و درک نقشهای بالقوه فسفوریلاسیون لازم است.در حین رونویسی، mRNA های پروتئین گلوتن در مقادیربالا در حین پر شدن دانه قرار دارند. در برخی از مراحل انتهایی توسعه دانه، نسخه های همه انواع ژنهای پروتئین ذخیره ای بطور هماهنگ ناپدید می شوند، پیشنهاد می شود که یک سیگنال معمولی ممکن است سبب این امر شود. این امر ممکن است به سبب عدم تثبیت نسخه ها یا تغییر مقادیرحجم نسخه در ارتباط با سرعت رونویسی باشد. زمان بندی نزول mRNA های پروتئین های گلوتن ممکن است تاثیر مهمی درپاسخ دانه در حال رشد به شرایط محیطی داشته باشد. اگرچه به این امر تاکنون توجه زیادی نشده است.ژنهای برخی پروتئینهای ذخیره ای گلوبولین و آلبومین شناسایی شده اند. بیان موقتی گروه بزرگی از آلبومین های12KDa، گروه بازدارنده آلفا آمیلاز/ تریپسین از پروتئینهای CM با آنچه درمورد پروتئینهای گلیادین و گلوتنین یافت شد مشابه می باشد، درحالیکه نسخه های تری تیسین در میانه زمان پرشدن دانه(20 DPA) به حداکثر میزان خود می رسند.اثرات محیط بر بیان ژنهای پروتئین ذخیره ایبیان موقتی ژنهای پروتئین گلوتن، بواسطه گرما در حین پرشدن دانه تحت تاثیر قرار می گیرد. تحت رژیمهای با حرارت بالا یا همراه با خشکی (در مقایسه با دانه های رشد یافته در رژیمهای معتدل حرارتی) نسخه های همه انواع عمده گروه های ژنی در دانه های در حال توسعه زودتر انباشته شده و زودتر ناپدید می شوند. تغییرات مشابهی در زمان بندی انباشت پروتئین در طی توسعه دانه مشاهده می شود. تغییرات بیان موقتی ژن های پروتئین گلوتن ممکن است از یک سیگنال توسعه ای یا مستقیما از یک امر محیطی حاصل شوند. نه دما و نه خشکی، بیان همسان ژنهای پروتئین گلوتن را مختل نمی کنند. علاوه بر این، هیچ دلیل قانع کننده ای وجود ندارد که حرارت، سطوح رونوشت های هر یک از گروه های پروتئینی گلوتن را، بجز حضور عناصر عمومی شوک گرمایی در نواحی بالا دست ژنهای مختلف گلیادین، دچار تغییر بسازد. تفاوتهای کمی در سطوح دائمی نسخه های گلیادینα یا HMW-GS یافت شد، وقتی واریته های مختلف گندم ایتالیایی تحت دماهای بالا قرار گرفتند. در آزمایشات کنترل شده رشد گندم آمریکایی با عرضه کود پس- گرده افشانی، نسخه های α، γ ،ω و HMW-GSوLMW-GS، وقتی براساس آنالیز دورگ گیری درطی دوران توسعه دانه مورد ارزیابی قرار گرفتند، اندکی تنوع درارتباط با دما نشان دادند.تجمع پروتئینهای ذخیره ای در گندم و جو بواسطه Nتحت تاثیر قرار می گیرد. حضوربخشGCN4 در ناحیه پروموتورژنهای گلوتن گندم پیشنهاد می کند که دسترسی به نیتروژن ممکن است رونویسی از این ژنها را تحت تاثیرقرار دهد. اثرات نیتروژن بر بیان ژن در دانه ها یا خوشه های ایزوله، اثبات کننده ژن C هوردئین در جو و ژن22KDa زئین درذرت است. درگندمهای دست نخورده، مقادیر رونوشت برای ژنهای ω درعدم حضور کود پس گرده افشانی کاهش می یابد، اما مقادیر رونوشت برای ژنهای دیگر کلاسهای گلیادین یا گلوتنین تحت تاثیر قرار نگرفت. این امر پیشنهاد می دهد که تنظیم رونویسی در پاسخ ژنهای ω به کود اثر گذار است. کود پس گرده افشانی بیان موقتی هیچ یک از ژنهای پروتئین گلوتن را در رژیمهای حرارتی متعادل تحت تاثیر قرار نداد. درحقیقت، درعدم حضور کود پس گرده افشانی، نسخه هایی از تمامی کلاسهای گلوتن، حداقل10روز پس از هنگامی که تجمع پروتئین متوقف شده بود نیز وجود داشت، پیشنهاد می شود که تنظیم رونویسی نقش مهمی را در توقف تجمعپروتئین در این شرایط بازی کرده است. تنظیم ژنهای آلبومین و گلوبولین درپاسخ به محیط، توجه اندکی را جلب کرده است. درجو در شرایط آزمایشگاهی، میزان نسخه ها ازپروتئین ذخیره ای آلبومین، بتا آمیلاز، در پاسخ به به نیتروژن افزایش نیافته بود، در حالیکه مقادیرنسخه های B هوردئین افزایش یافته بود.ژنهای آندوسپرم کد کننده پروتئینهای مختلف در گندم که ممکن است در پردازش و تغییرپس- ترجمه پروتئینهای ذخیره ای نقش داشته باشند، شناسایی و مشخص شده اند. دو نوع از این پروتئینها، پروتئین همبسته(BiP) و پروتئین ایزومراز دی سولفید (PDI)، یک فولداز، درER باقی می مانند وبرای سنتز، پلیمریزاسیون و انباشت پروتئینهای ذخیره ای در بسیاری از بافتها لازم هستند، اگرچه نقش آنها در انباشت گلوتن نامعلوم است. آنالیز مقادیر دائمیRNA در دانه ها ثابت می کند که BiP و PDI بطور پشرونده ای تنظیم شده اند و مقدارmRNA در پاسخ به دمای بالا کاهش می یابد. بجز کاهش نسخه ها(رونوشت ها)، مقدارپروتئین همبسته دردانه های درحال توسعه بوسیله دما تحت تاثیر قرار نگرفت. اعضای گروه ژنی HSP70 بعنوان عامل محافظ پروتئین شناخته شده اند وبه میزان بالایی در آندوسپرم غلات و دانه سویا بیان می شوند. در پاسخ به دماهای بالا در حین پر شدن دانه، مقدار نسخه های HSP70 افزایش می یابد و این پروتئین درآندوسپرم انباشته می شود. اگرچه، پیشنهاد شده است که HSP70 زیاد می تواند پیچیدگی و حجم پروتئین های گلوتن را در حین توسعه خمیر تغییر دهد، اثرات خاص HSP70در آزمایشات همزدن خمیر مشاهده نشده است. تعدادی ازHSPهای کوچک بسیار تنظیم شده دررقم گندم استرالیایی متحمل به گرما، در پاسخ به اعمال حرارت 40 درجه در میانه زمان توسعه دانه دیده شده اند. تنظیم پرشدن دانهمحتمل است که هورمونها اثرات محیط بر پر شدن دانه را تعدیل نمایند، ومطالعات بسیاری درمورد هورمونها و نقش آنها در انتقال پیام در بذوردولپه ایها و کاریوپسیس غلات وجود دارد. اغلب بر نقش هورمونها در جنین یا آلئورون در طی دوره توسعه دانه و جوانه زنی تاکید می گردد. بلافاصله پس از گرده افشانی، مقادیر سیتوکینین در دانه ها در حداکثرمیزان خود قرار دارد، درحالیکه مقادیرهورمونهای جیبرلین(GA) و اکسین در طی فاز رشد خطی و مقادیراتیلن و اسید آبسزیک (ABA) دردانه های رسیده بحداکثر می رسد. برهمکنشهای پیچیده ای میان تنش آبیٍ، نیتروژن و مقادیر سیتوکینین، GA، اکسین و ABA در یک مطالعه دقیق در دانه های در حال توسعه برنج دیده شده اند. مطالعات کمی در مورد نقش هورمونها در نشاسته اندوسپرم وجود دارد. گزارشاتی وجود دارد که سیتوکینین های ریشه، تقسیم سلول را در آندوسپرم برنج تحریک می کنند و اکسین ها مضاعف شدن درونی را در آندوسپرم ذرت تحریک می کنند. مقادیر ABAو اتیلن در طی پر شدن دانه به حداکثر رسیده و گزارش شده که بر زمان بندی apoptosis در آندوسپرم ذرت، برنج و گندم تاثیر گذارند.بسیاری از ترکیبات دیگردر ریشه ها، برگها و بذور تولید می شوند که کاندیدای عنوان ترکیبات تنظیمی موثر بر پر شدن دانه هستند. عرضه فتوسنتز یک عامل عمده است که انباشت وزن خشک را محدود می کند. قندها و آمینو اسیدهای برگها و ساقه ها، تنها پیش ساخت های سنتز نشاسته و پروتئین را فراهم نمی کنند، بلکه با مسیرهای متابولیک و بیان منظم ژن نیز برهمکنش دارند. قندها بعنوان تنظیم گرهای رشد در بذورعمل می کنند، اگر چه آگاهی از نقش آنها در تنظیم توسعه آندوسپرم اندک است. تعادل میان ترکیبات نیتروژن، سولفورو کربن ممکن است در تنظیم بیوسنتزو کاتابولیسم اسیدهای آمینه و درانباشت پروتئین موثر باشد. شرایط آبی گیاه و دانه بر شرایط هورمونی، و فرآیندهای فیزیکی در طی پر شدن دانه تاثیر می گذارد.کارهای بسیاری باقی مانده اند که باید انجام شوند. پیش ازاین جزئیات نقشهای هورمونها و دیگرترکیبات تنظیم کننده رشد در توسعه آندوسپرم مشخص شده اند و نقشهای مسیرهای انتقال پیام که پاسخ به محیط را تنظیم(هماهنگ) می کنند معلوم گشته اند. تکنیکهای ژنومیکس و پروتئومیکس آینده روشنی را برای فهم فرآیندهای مولکولی رخ داده در طی توسعه دانه نوید می دهند. مطالعات بنیادین ژنومیکس و پروتئومیکس در مورد آندوسپرم دانه در حال توسعه، نوید بخش آشکارسازی طرحها و الگوهای بیان ژنهای مرتبط با حوادث کلیدی توسعه می باشد. بواسطه مقایسه موارد بیان ژن و انباشت نشاسته درآندوسپرم در حال رشد، تحت شرایط متفاوت محیطی، آشکارسازی مکانیسمهای بنیادین مولکولی که تحت تاثیر محیط قرار داشته و بر کمیت و کیفیت محصول اثر گذارند میسر خواهد شد. ارزیابی های جهانی بیان و انباشت پروتئین باید برپایه مطالعات توسعه دانه بنا نهاده شود.