زراعت و فناوری زعفران

چکیده آپوکاروتنوئیدها عامل ارزش اقتصادی در گیاه زعفران هستند، بنابراین جداسازی و مطالعه ژن‌های درگیر در متابولیسم آپوکاروتنوئیدها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این تحقیق، باتوجه به اهمیت ژن CsUGT در بیوسنتز کروسین و به منظور شناخت بیشتر خصوصیات پروتئین CsUGT، اقدام به جداسازی، همسانه‌سازی و انتقال این ژن به باکتری E.coli سویه DH5α شد. بدین منظور، ابتدا توالی‌ پروتئینی ژن‌ مورد نظر بدست آمد و سپس ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی و فیزیولوژی پروتئین‌ CsUGT توسط سرورها و ابزارهای Protparam، SOPMA، ProtScale، Pfam، ProtComp، SignalP، TMHMM و ChloroP بررسی شد. همچنین با استفاده از سرور Swiss-Model ساختار سه‌بعدی این پروتئین مورد بررسی قرار گرفت و جهت اعتبار سنجی ساختاری مدل ترسیم شده سه‌بعدی، نمودار راماچاندران ترسیم گردید. با توجه به نتایج حاصل، پروتئین CsUGT دارای ثبات در دماهای بالا، قطبی و فاقد دمین آب‌گریز می‌باشد . این پروتئین دارای 462 اسید آمینه و حاوی توالی حفاظت شده پروتئین‌های خانواده گلیکوزیل‌ترانسفراز است. پروتئین CsUGT فاقد ‌ پپتیدهایی با نقش سیگنالی یا سیگنال‌های اتصال دهنده است و جایگاهی سیتوپلاسمی دارد. این تحقیق امکان جداسازی ژن CsGTS زعفران را فراهم و شرایط انتقال آن را به داخل ناقل بهینه نمود. علاوه بر این، نتایج تجزیه و تحلیل ساختار پروتئین CsUGT زمینه را برای مطالعات عملکردی آتی فراهم می‌کند و می‌تواند اطلاعات با ارزشی در رابطه با رفتار و واکنش این آنزیم‌ در مسیر سنتز آپوکاروتنوئیدهای زعفران فراهم کند.

چکیده زعفران به عنوان یکی از گران­بهاترین ادویه­ها و رنگ­های طبیعی است که در صنایع مختلف از جمله غذایی، دارویی و آرایشی- بهداشتی مورد استفاده قرار می­گیرد. در سال‌های اخیر، خانواده‌‌ای از آنزیم‌ها که پیش ماده­های کاروتنوئیدی را در جایگاه پیوندهای دوگانه برش می‌دهند، در گیاهان شناسایی و معرفی شده‌اند. به این خانواده از آنزیم‌های برش­دهنده کارتنویید دی اکسیژناز CCD)) گفته می­شوند. در این تحقیق به دلیل اهمیت ژن‌های CCD در بیوسنتز آپوکاروتنوئیدهای زعفران، دو ایزوفرم از این ژن با استفاده از روش نسخه­برداری معکوس همسانه­سازی، تعیین توالی و نتایج با موارد مشابه خارجی مورد مقایسه قرار گرفتند. بررسی­های بیوانفورماتیکی شامل بررسی ارتباطات خویشاوندی و نیز ساختار­های پروتتینی مورد ارزیابی قرار گرفت. مدل‌سازی سه ‌بعدی این پروتئین‌ها به روش همولوژی مدلینگ و با استفاده از پایگاه Swiss Model پس از انتخاب الگوی مناسب انجام گرفت. همچنین جهت اعتبار­سنجی ساختاری مدل ترسیم شده سه‌بعدی، پلات راماچاندران ترسیم گردید. نتایج حاصله نشان داد دو ایزوفرم CCD4a و CCD4b هر دو دارای دو اگزون (641 و 1099 جفت باز برای CCD4a  و 614 و 1099 جفت باز برای CCD4b) و یک اینترون (670 جفت باز در CCD4a و 668 جفت باز در CCD4b) هستند. بررسی In silico  خصوصیات فیزیکوشیمیایی پروتئین‌های CsCCD4a و CsCCD4b بیانگر این حقیقت بود که پروتئین­های بدست آمده از این دو ایزوفرم از نظر وزن مولکولی، تعداد اسیدهای آمینه، نقطه ایزوالکتریک، شاخص آلیفاتیک، شاخص ناپایداری و حلالیت مشابه می­باشند. نتایج بررسی ساختارهای سه بعدی بدست آمده نشان داد این دو ایزوفرم دارای ساختارهای سه بعدی مشابهی می­باشند. یافته­های این تحقیق می­تواند اطلاعات با ارزشی در رابطه با رفتار و واکنش آنزیم CCD4 در مسیر سنتز آپوکاروتنوئیدهای زعفران فراهم کند و همچنین این نتایج می­تواند در  برنامه­های آتی اصلاح ژنتیکی زعفران ایران مفید واقع گردد.