بررسی انحراف کدونی و تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی توالی کد کننده ژن کالپاستاتین در پستانداران

Abstract

چکیده سابقه و هدف: کالپاستاتین از آنزیم‌های تشکیل‌‌دهنده سیستم پروتئولیتیک کالپاین است که این مجموعه پروتئینی پروتئولیتیک شامل پروتئازهای طبیعی وابسته به 2+Ca است و در شکل‌گیری، تجزیه بافت‌های عضلانی و تردی گوشت پس از کشتار موثر بوده و به عنوان یک ژن‌ شاخص در ارتباط با راندمان رشد و کیفیت گوشت به حساب می‌آید. هدف از این مطالعه ارزیابی ساختار ژنی و پروتئینی کالپاستاتین با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیکی در چند گونه از پستانداران بوده است. مواد و روش: در این پژوهش توالی ناحیه کد کننده ژن و پروتئین کابپاستاتین در شش گونه پستاندار (انسان، موش، گاو، کژگاو، گوسفند و بز) مورد بررسی قرار گرفت. توالی‌های ژنی و پروتئینی از بانک ژن بازیابی شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. آنالیز همولوژی و همترازی، فیلوژنی، تنوع نوکلئوتیدی در طول ناحیه کد کننده این ژن و همچنین تنوع در کدون پایانی با استفاده از نرم افزارهای کلاستال امگا و مگا هفت انجام گرفت. برنامه‌های ساپما و پروتپارام برای بررسی همولوژی، تنوع اسیدهای ‌آمینه و اسید آمینه انتهایی در ساختار پروتئینی، توالی‌های بازیابی شده از پایگاه داده اِن سی بی آی، مورد استفاده قرار گرفتند. با استفاده از نرم‌ افزار کدون دبلیو (نسخه 1.4.2) شاخص‌های ترجیح کدونی برآورد شد. یافته‌ها: مقدار شاخص سازگاری کدون در گونه کژگاو بالاترین (256/0) و در گونه گوسفند کمترین مقدار (236/0) را داشت. آنالیز ساختار پروتئنی کالپاستاتین نشان داد که در کل توالی‌های مورد پژوهش، آمینواسید لیزین با 623 جایگاه بیشترین و آمینواسید تریپتوفان با 5 جایگاه کمترین تکرار را در ساختمان این پروتئین داشتند. نسبت آمینواسیدهای قطبی به آمینواسیدهای غیر‌ قطبی در این پروتئین 2 به 1 بود. مقدار گرایش کدونی مترادف یا کارکرد نسبی کدون‌های مترادف برای آمینواسیدهای سرین و آسپارتیک اسید به عنوان اسیدآمینه انتهایی در گونه‌های مختلف به ترتیب برابر با (38/1AGC=) و (01/1GAU=) محاسبه گردید. گونه گوسفند دارای بیشترین اسیدیته ایزوالکتریک و گونه بز در شاخص تعداد کدون‌های موثر دارای بیشترین مقدار بوده اند. نتیجه گیری: آنالیز توالی آمینو‌اسیدی در زنجیره پروتئینی کالپاستاتین نشان داد که این پروتئین دارای بخش قابل توجه‌ا‌ی از آمینو‌اسیدهای آبگریز می‌باشد. با توجه به نقش بازدارندگی پروتئین کالپاستاتین روی فعالیت آنزیم کالپاین در عضلات و همچنین از آن‌جایی که بیشتر توالی کالپاین را آمینو‌اسیدهای آبدوست شکل داده اند، نشان از نقش به سزای این آمینو‌اسیدهای آبگریز برای فعالیت در مقابل بخش آبدوست کالپاین را دارد.‌ آنالیز انحراف کدونی نشان داد که در بین گونه‌های مورد پژوهش، در گونه کژگاو شاخص ترجیح کدونی بیشتر از سایر گونه‌ها بوده و کارکرد کدون‌های بهینه در ‌این گونه‌ کارآمدتر از سایر گونه‌های مورد مطالعه نشان داده شد.

Keywords

• واژگان کلیدی: کالپاستاتین
• آنالیز بیوانفورماتیکی
• گرایش کدونی
• ساختار فضایی