جداسازی و مطالعه بیوانفورماتیکی ژن عامل رونویسی TbJAMYC دخیل در بیوسنتز تاکسول از سرخدار گونه ایرانی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی بیوتکنولوژی پزشکی، گروه بیوتکنولوژی پزشکی، دانشکده پیراپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران

2 نویسنده مسئول مکاتبات، استادیار، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین پست الکترونیک: nayeri@alumni.ut.ac.ir

چکیده

داروی ضد سرطان تاکسول یا پاکلی­تاکسل از متابولیت­های بیوسنتز شده در سرخدار (Taxus bacatta) است. تاکسول یکی از مهمترین و کاربردی­ترین داروهای ضد سرطان در درمان سرطان ریه است که با جلوگیری از پلیمریزاسیون میکروتوبول­ها مانع از تقسیم سلولی در بافت­های سرطانی می­شود. عامل رونویسی JAMYC از خانواده MYC دارای موتیف متصل­شونده به DNA به‎نام bHLH می­باشد که در سایر گونه­های سرخدار شناسایی شده است. هدف از این تحقیق جداسازی و همسانه­سازی ژن عامل رونویسی TbJAMYC برای اولین بار و تجزیه‌وتحلیل بیوانفورماتیکی آن است. در ابتدا برای به‎دست آوردن گیاهچه­های این گیاه رویان از دانه­های این گیاه خارج و در محیط کشت MS حاوی زغال فعال و اسیداسکوربیک کشت شد. از RNA استخراج شده با کیفیت و کمیت خوب cDNA سنتز شد. ژن عامل رونویسی TbJAMYC به‎وسیله PCR از cDNA و آغازگرهای اختصاصی این ژن تکثیر شد. قطعه تکثیر شده در ناقل همسانه­سازی pTG 19  به‎روش TA کلونینگ همسانه­سازی و توالی­یابی شد. خانواده پروتئینی و دمین­های پروتئین TbJAMYC به‎وسیله نرم­افزار Pfam تعیین شدند. همچنین به‎وسیله نرم­افزار Modeller ساختار سه بعدی دمین­‏های متصل شونده به DNA این پروتئین تجزیه‌وتحلیل و مدل­سازی شد. این تجزیه‌وتحلیل‎ها نشان دادند که پروتئین TbJAMYC جزء عوامل رونویسی MYC حاوی دمین bHLH برای اتصال به DNA و تنظیم بیان ژن­ها می­باشد.

کلیدواژه‌ها


-  Arnal, I. and Wade, R.H., 1995. How does taxol stabilise microtubules? Biology of the Cell, 84: 224.
-  Berben, G., Legrain, M., Gilliquet V. and Hilger, F., 1990. The yeast regulatory gene PHO4 encodes a helix-loop-helix motif. Yeast, 6: 451-454.
-  Bourgaud, F., Gravot, A., Milesi S. and Gontier, E., 2001. Production of plant secondary metabolites: a historical perspective. Plant Science, 161: 839-851.
-  Croteau, R., Ketchum, R.E., Long, R.M., Kaspera R.and Wildung, M.R., 2006. Taxol biosynthesis and molecular genetics. Phytochemistry Reviews, 5: 75-97.
-  Dombrecht, B., Xue, G.P., Sprague, S.J., Kirkegaard, J.A., Ross, J.J., Reid, J.B., Fitt, G.P., Sewelam, N., Schenk P.M., and Manners, J.M., 2007. MYC2 differentially modulates diverse jasmonate-dependent functions in Arabidopsis. The Plant Cell, 19: 2225-2245.
-  Ellenberger, T., Fass, D., Arnaud M. and Harrison, S.C., 1994. Crystal structure of transcription factor E47: E-box recognition by a basic region helix-loop-helix dimer. Genes & Development, 8: 970-980.
-  Fett‐Neto, A.G., Melanson, S.J., Nicholson, S.A., Pennington J.J. and DiCosmo, F., 1994. Improved taxol yield by aromatic carboxylic acid and amino acid feeding to cell cultures of Taxus cuspidata. Biotechnology and Bioengineering, 44: 967-971.
-  Francis, P.A., Kris, M.G., Rigas, J.R., Grant S.C. and Miller, V.A., 1995. Paclitaxel (Taxol) and docetaxel (Taxotere): active chemotherapeutic agents in lung cancer. Lung Cancer, 12: 163-172.
-  Gill, P.S., Tulpule, A., Espina, B.M., Cabriales, S., Bresnahan, J.,  Ilaw, M.,  Louie, S., Gustafson, N.F., Brown M.A. and Orcutt, C., 1999. Paclitaxel is safe and effective in the treatment of advanced AIDS-related Kaposi's sarcoma. Journal of clinical Oncology, 17: 1876-1876.
-  Giri, A. and Narasu, M.L., 2000. Transgenic hairy roots: recent trends and applications. Biotechnology Advances, 18: 1-22.
-  Hartzell, H., 1991. The Yew Tree. Hulogosi Press.
-  He, L., Jagtap, P.G., Kingston, D.G., Shen, H.J., Orr G.A. and Horwitz, S.B., 2000. A common pharmacophore for Taxol and the epothilones based on the biological activity of a taxane molecule lacking a C-13 side chain. Biochemistry, 39: 3972-3978.
-  Heim, M.A., Jakoby, M., Werber, M., Martin, C., Weisshaar B. and Bailey, P.C., 2003. The basic helix–loop–helix transcription factor family in plants: a genome-wide study of protein structure and functional diversity. Molecular Biology and Evolution, 20: 735-747.
-  Kim, S.R., Choi, J.L., Costa M.A. and An, G., 1992. Identification of G-box sequence as an essential element for methyl jasmonate response of potato proteinase inhibitor II promoter. Plant Physiology, 99: 627-631.
-  Kolewe, M.E., Gaurav V. and Roberts, S.C., 2008. Pharmaceutically active natural product synthesis and supply via plant cell culture technology. Molecular Pharmaceutics, 5: 243-256.
-  Ludwig, S.R., Habera, L.F., Dellaporta S.L. and Wessler, S.R., 1989. Lc, a member of the maize R gene family responsible for tissue-specific anthocyanin production, encodes a protein similar to transcriptional activators and contains the myc-homology region. Proceedings of the National Academy of Sciences, 86: 7092-7096.
-  Neuffer, M., Coe E. and Wessler, S., 1997. Mutants of maize Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor New York, USA.
-  Nims, E., Vongpaseuth, K., Roberts S.C. and Walker, E.L., 2009. TcJAMYC: A bHLH transcription factor that activates paclitaxel biosynthetic pathway genes in yew. Journal of Biological Chemistry: jbc. M109. 026195.
-  Qian, W., Tan, G., Liu, H., He, S., Gao Y. and An, C., 2007. Identification of a bHLH-type G-box binding factor and its regulation activity with G-box and Box I elements of the PsCHS1 promoter. Plant cell Reports, 26: 85-93.
-  Soto, M., Sanjurjo, M., González, M.T., Cruz D. and Giral, F., 2000. El tejo mexicano (Taxus globosa Sch.). Potencial de su aprovechamiento en taxol. CIENCIA ergo sum 7.
-  Vongpaseuth, K. and Roberts, S.C., 2007. Advancements in the understanding of paclitaxel metabolism in tissue culture. Current pharmaceutical Biotechnology, 8: 219-236.