مطالعات کلونینگ و بیوانفورماتیک روی ژن CCD1 در زعفران (کروکوس ساتیووس ال.)

امروزه زعفران به عنوان یک گیاه دارویی استراتژیک در ایران شناخته می‌شود. آپوکاروتنوئیدها نیز به عنوان ترکیب اقتصادی در کلاله‌های زعفران شناخته می‌شوند. از این رو، جداسازی و تحلیل عملکرد ژن‌های دخیل در متابولیسم کاروتنویدها در زعفران از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه، با توجه به نقش ژن CsCCD1 در بیوسنتز آپوکاروتنوئیدهای زعفران، این ژن برای بررسی ساختار ژنومی CCD1 زعفران ایرانی هدف قرار گرفت. نرم‌افزارهای ProtParam، SOPMA، ProtScale، Pfam، ProtComp، SignalP، TMHMM، TargetP و ChloroPwre برای مطالعه ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و فیزیولوژیکی پروتئین CCD1 مورد استفاده قرار گرفتند.سرور Swiss-Model برای تحقیق در مورد ساختار سه بعدی پروتئین CCD1 استفاده شد و پس از آن نمودار رامچاندن برای اعتبارسنجی ساختار مدل سه بعدی رسم شد.

نتایج تحلیل فیلوژنتیک نشان داد که ساختار آمینواسید پروتئین CsCCD1 بیشترین شباهت را به CaCCD دارد. همچنین مشخص شد که پروتئین CsCCD1 هیچ توالی سیگنالی و دامنه‌های غشایی ندارد. علاوه بر این، نتایج این مطالعه نشان داد که پروتئین CCD1 متعلق به خانواده اکسیداز کاروتنوئید است و در شرایط In vitro پایدار است. نتایج این مطالعه می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد رفتار و پاسخ آنزیم CCD1 در مسیر سنتز آپوکاروتنوئیدها در زعفران فراهم کند و این نتایج می‌تواند در برنامه‌های آینده مهندسی پروتئین مفید باشد.

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 metbolism in saffron has a great importance. In this study, regarding the role of CsCCD1 gene in saffron apocarotenoids biosynthesis, it was targeted for studying the genomic structure of Iranian saffron CCD1. ProtParam, SOPMA, ProtScale, Pfam, ProtComp, SignalP, TMHMM, TargetP and ChloroPwre are the softwares used for studying the physicochemical and physiological charachterizations 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 have 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. The results of this study 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.