همسانه سازی و بررسی بیوانفورماتیکی ژن CCD۱ در زعفران(Crocus sativus L.) ایران

ایران بزرگترین تولیدکننده زعفران جهان می­باشد بر همین اساس زعفران در کشور به عنوان یک محصول راهبردی محسوب می‌گردد. از آنجا که متابولیسم آپوکاروتنوئیدها عامل ارزش اقتصادی در گیاه زعفران است، لذا جداسازی و تجزیه و تحلیل شیمیایی ژن‌های درگیر در متابولیسم کاروتنوئیدها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. باتوجه به اهمیت ژن CsCCD1 در بیوسنتز آپوکاروتنوئیدها، در این تحقیق به منظور شناخت بیشتر از ساختار ژنومی زعفران ایران، به بررسی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی این ژن پرداخته شد. همچنین روابط فیلوژنتیکی آنزیم CsCCD1 توسط سرورها و نرم‌افزارهای بیوانفورماتیکی با هدف مطالعه پتانسیل ساختاری آن مورد پیش‌بینی قرار گرفت. ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی و فیزیولوژی پروتئین CsCCD1 توسط سرورها و ابزارهای Protparam، SOPMA، ProtScale، Pfam، ProtComp ، Signalp ، TMHMM، Target و Chlorop بررسی شدند. همچنین با استفاده از سرور Swiss-Model ساختار سه‌بعدی پروتئین CCD1 مورد بررسی قرار گرفت و جهت اعتبار سنجی ساختاری مدل ترسیم شده سه‌بعدی، پلات راماچاندران ترسیم گردید. نتایج تجزیه و تحلیل درخت فیلوژنتیکی نشان داد که از لحاظ ساختار اسید آمینه‌ای، پروتئین CsCCD1 بیشترین قرابت را با CaCCD داشت. نتایج تجزیه و تحلیل ساختار پروتئین CsCCD1 حاکی از فقدان وجود توالی راهنما و منطقه تراغشایی در آن بود و بطور کلی، نتایج نشان داد که پروتئین CsCCD1، آنزیمی از خانواده کاروتنوئیداکسیژنازها و پایدار در شرایط آزمایشگاهی است. تجزیه و تحلیل‌های بیوانفورماتیکی انجام شده بر روی پروتئین CsCCD1 زمینه را برای مطالعات عملکردی آینده فراهم می‌کند.

Nowadays, saffron is considered as a strategic medicinal plant in Iran. Apocarotenoids are also known as economic compound in saffron stigmas. Therefore, isolation and functional analysis of genes involving in carotenoid metabolism in saffron has a great importance. In this study, regarding the role of CsCCD1 gene in apocarotenoids biosynthesis of saffron was targeted for studying the genomic structure of CCD1 gene in Iranian saffron. ProtParam, SOPMA, ProtScale, Pfam, ProtComp, SignalP, TMHMM, TargetP and ChloroPwre software’s were used for studying the physical and chemical and physiological characterizations of CCD1 protein. Swiss-Model server was used for investigate the 3D structure of CCD1 protein followed by Ramachandran plotting for structural validation of 3D model. The results of phylogenetic analysis showed that amino acid structure of CsCCD1 protein had the most similarity to
CaCCD. It is also found that CsCCD1 protein has no signal sequence and transmembrane domains. In addition, the results of this study demonstrated that CCD1 protein belongs to carotenoid oxidase family
and it is stable in vitro. These results can provide valuable information on the behavior and response of
the CCD1 enzyme in the pathway for the synthesis of apocarotenoids in saffron, and these results can be useful in future protein engineering programs.