جداسازی، همسانه سازی و تعیین ویژگی های ژن های متالوسیونئین در گونه های مختلف صنوبر

متالوسیونئین ها پروتئین هایی با وزن مولکولی پایین هستند که به دلیل داشتن دنباله های غنی از سیستئین، قابلیت اتصال به یون های فلزات سنگین را دارند و علاوه بر نقشی که در حفظ هموستازی فلزات سنگین در سلول دارند در تنش های محیطی همچون نور، خشکی، سرما و تنش های اکسیداتیو نیز دارای اهمیت هستند. گونه های مختلف صنوبر و دورگ های آن منبع مناسبی برای تولید چوب و نیز استفاده در گیاه پالایی می باشند که در سطح وسیعی کشت می شوند. با این حال تاکنون گزارش کاملی از نقش تیپ های مختلف متالوسیونئین در صنوبر ارائه نشده است. هدف از این تحقیق، استخراج تیپ های مختلف ژن متالوسیونئین از گونه های مختلف صنوبر و مقایسه آن با سایر متالوسیونئین های گیاهی موجود از بانک های اطلاعاتی ژنوم می باشد. بر این اساس ابتدا با جستجو در پایگاه های اطلاعاتی، توالی های نواحی بالادستی و پایین دستی چهار تیپ متالوسیونئین از گونه های مختلف صنوبر و آرابیدوپسیس موجود استخراج و آغازگرهای اختصاصی برای استخراج ژن های مورد نظر طراحی گردید. همچنین توالی اسیدآمینه ای تیپ های مختلف متالوسیونئین گیاهی در طیف وسیعی از گیاهان از جلبک ها تا گیاهان عالی از بانک های اطلاعاتی استخراج و روابط فیلوژنتیکی آن ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در نهایت، نقش تیپ های مختلف متالوسیونئین در صنوبر و آرابیدوپسیس با توجه به عناصر تنظیم کننده سیس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از انجام واکنش های زنجیره ای پلیمراز نشان داد که آغازگرهای طراحی شده به طور اختصاصی عمل نکردند و قطعات تولید شده مشابهتی با ژن های متالوسیونئین نداشتند. نتایج حاصل از مطالعات فیلوژنتیکی نشان داد که ژن متالوسیونئین اولیه بیشترین شباهت را با متالوسیونئین تیپ 2 داشته است و پیدایش آن به دوران قبل از تفکیک تک لپه ای ها از دو لپه ای ها بر می گردد و تمایز سایر تیپ های متالوسیونئین به ترتیب ( 4، 3 و 1 ) بعد از تفکیک تک لپه ای ها و دولپه ای ها و با مضاعف شدن متالوسیونئین تیپ 2 آغاز شد. نتایج جستجوی توالی اسیدآمینه ای تیپ های مختلف متالوسیونئین با استفاده از targetp جهت یافتن علائم مکان یابی کننده نشان داد که تنها برخی از متالوسیونئین های تیپ یک دارای علائم مشخصی برای استقرار در کلروپلاست می باشند. به طور کلی فراوانی عناصر سیس مرتبط با تنظیم کننده های عمومی، تنش های محیطی و بافت در تیپ های مختلف متالوسیونئین بالا بود که این امر نشان دهنده نقش های گسترده متالوسیونئین ها می باشد. بر این اساس بیشترین عناصر سیس مشترک بین تمام متالوسیونئین های مورد بررسی شامل عناصر مرتبط با بافت شامل برگ، ریشه و دانه گرده و همچنین مرتبط با محرک های محیطی شامل نور، دما، خشکی، زخم، عوامل بیماری زا، شوری و هورمون هایی نظیر اسید جیبرلیک و اسیدآبسیزیک می باشد. در ناحیه پیش بر ژن های متالوسیونئین هر دو گونه مورد بررسی به استثنای تیپ چهار، عناصر پاسخگو به مس یافت شد. وجود این عناصر به همراه نواحی غنی از سیستئین در متالوسیونئین، منعکس کننده نقش کلیدی متالوسیونئین ها در تحمل به فلزات سنگین می باشد. عناصر مرتبط با شرایط غرقابی، محیط های رقیق، نور و دمای کم، فیتوکروم و سیستئین پروتئیناز تنها در ناحیه پیش بر صنوبر مشاهده شد. واژگان کلیدی: جداسازی، صنوبر، فلزات سنگین، گیاه پالایی، متالوسیونئین