بخشی از مقاله
مقدمه
در این پژوهش با توجه به اهمیت پروتئین های سیتوکروم در ارتباط با متابولیسم دارویی به بررسی این ماکرومولکول ها و ژن های مربوط به آنها از جمله دو ژن &<33$4 و &<32 6 پرداخته شده است. تعیین فانکشن یک ژن یا پروتئین ناشناخته و بر هم کنش ژن ها و یا پروتئین ها بر اساس تعیین همولوژی بوده
و هم ترازی توالی ها نیز مشخص کننده میزان همولوژی است Ghahramani)، .(2012 در بیوانفورماتیک، اگر دو یا تعداد بیشتر ژن، توالیهای بسیار مشابه نوکلئوتیدی داشته باشند هم ساخت نامیده می شوند(Sattler، .(1984 در واقع هومولوگ واژه ای برای توصیف دو توالی ژنی یا پروتئینی که دودمان یکسان، توالی یکسان، عملکردهای مشابه و ساختارهای مشابه دارند،می باشد Claverie)، .(2007 در این مطالعه با کاربرد بیوانفورماتیک و زیست شناسی محاسباتی به بررسی بیشتر ساختار این ماکرومولکول ها از روی توالی ژنی آنها پرداخته شده است، تا از این گذر بتوانیم مناطق مهم عملکردی در این ژن ها و سپس پروتئین ها را تخمین زده و همچنین از نظر فیلوژنتیکی نیز به بررسی آنها بپردازیم . آنچه که در شناخت مناطق عملکردی کمک کننده می باشد ویژگی های خاصی است که در این توالی ها قابل مشاهده است، در زیست شناسی مولکولی این را دریافته ایم که دو یا چند مولکول اسید نوکلئیک، پروتئین و یا کربوهیدرات های پلی مردر چند گونه متفاوت که دارای عملکردهای مشابه هستند، در نقاط خاصی از مولکول ها که از نظر فعالیت مولکول شیمیایی اهمیت دارند تشابه
و یکسانی واحدهای سازنده از نظر نوع و عملکرد مشاهده می شود
و در این نقاط واحدهای سازنده مهم مجاز به جهش نبوده و باقیمانده های کم اهمیت تر آسان تر تغییر می کنند. نقاطی که تغییر در واحدهای سازنده مجاز نیست، محافظت شده نامیده شده
و این موقعیت ها از نظر عملکردی از موقعیت های محافظت نشده اهمیت بیشتری داشته و در شناخت منطقه عملکردی ژن و یا پروتئین ، بسیار اهمیت دارند .(Claverie J-M, Notredame) اگر توالی های نوکلئوتیدی ویا اسید آمینه ای در سطح چند گونه مشابه باشند، ارتولوگ و اگربین مولکول های مختلف تولید شده در یک ارگانیسم شباهت موجود باشد، پارالوگ نامیده می شود
Studer)، 2009 و Sayers، .(2011 در پژوهش های انجام شده توسط مورسیا و همکاران Murcia)، (2011 و جونز و همکاران Jones)، (2000 ، نیز ارتولوگ بودن سیتوکروم های انسانی با انواع مرغی نشان داده شده است و بر اساس یک بررسی دیگر توسط هارامیندر و همکاران KDUDPDLQGHU) ، (2005 نشان داده شد که الگوی بیان ارتولوگ های سیتوکروم در موش بالغ و انسان شامل&<31$1، &<31$2،&<31%1، &<3261 و &<3281 به طور مشخص، مشابه است. مولکول های سیتوکروم S450 به میزان %75 از واکنش های متابولیسم دارویی از جمله استامینوفن، کدئین، سیکلوسپورین $، دیازپام و اریتروماسین 4 را بر عهده دارد. در انسان 59 ژن فعال وجود دارد که 6 ژن از آنها رمزکننده آنزیم های مهم متابولیزه کننده دارویی هستند Ingelman-Sundberg)، .(2004 بر اساس تحقیق شافنگ و همکاران Shufeng )، (2013، ایزوفرم های اصلی &<3 در انسان که در متابولیسم دارو دخالت دارند، &<33$، &<32 6 ، &<31$2،&<32& و &<32(1 می باشند. در این تحقیق یافته ها نشان داد که در مرغ (13B001001751.1)&<33$37
و (;3B414782.)&<33$80 به ترتیب %51 و %59 با
&<33$4 انسان همانند هستند و در خانواده
&<32،49 ((13B001182486.1 ) &<32 ، در مرغ بیش
ترین همانندی (%56) را با &<32 6 انسان دارد. به این ترتیب
براساس تشابه توالی گمان می رود که &<31$4، &<31$5
، &<32&45، &<32&18، &<32+1، &<33$37
،&<33$80 و 49 &<32 ایزوفرم های اصلی &<3 در مرغ
باشند که در متابولیسم دارو نقش دارند. از طرف دیگر،
آنزیم&<33$4 که در این مطالعه درمورد بحث قرار خواهد گرفت، در انسان خاصیت مونواکسیژنازی داشته و پلی مورف آن &<33$5 از نظر فعالیت های آنزیمی خود دارای تنوع بین فردی می باشند و در کبد انسان متابولیزه کننده بسیاری از داروها می باشند .LW]PLOOHU)، .(2011 همچنین این گروه آنزیمی در متابولیسم آفلاتوکسین %1 که یک سم قارچی بوده و دارای اثرات سمی در کبد و سرطانزایی در انسان و مدل های حیوانی مانند مرغ و بلدرچین می باشد، نقش دارند LD]) ، .(2010 آنزیم دیگر
از این خانواده که در این بررسی به آن پرداخته می شود،&<32 6 می باشد. ژن &<32 6 دارای چند شکلی های بسیار فراوان بوده و بیشتر از 75 آلل برای آن شناسایی شده است. در بسیاری از پژوهش های مستند اثرات این مجموعه آنزیمی روی متابولیسم تاموکسیفن 5و نتایج درمانی آنها به تفسیر بیان شده است .LW]PLOOHU)، .(2011 به این ترتیب شناسایی هر چه بیشتر و بهتر این ماکرومولکول ها برای کاربرد داروهای مناسب از نظر نوع و دوز دارو اهمیت فراوانی دارد. به این منظور در این بررسی کوشش بر این است که همراه با مقایسه یکسانی و هومولوژی در ژن این ماکرومولکول ها بین انسان ، گاو و مرغ، ساختار و بخش های عملکردی ژن های کد کننده این مولکولهای آنزیمی، تا حد ممکن پیش بینی شود تا این مطالعات، با توجه به وظایف آنزیم های &<3 در بیماری های2انسانی و اهمیت کلینیکی آنها شاید راهی برای تولید دارو برای این نوع بیماری ها و درمان آنها با هزینه کمتر باشد
-2 مواد و روش ها:
دراین مطالعه با استفاده از پایگاه داده 1&%, ژن های رفرنس مربوط به &<33$4 و &<32 6 در سه گونه انسان، گاو و مرغ فراخوانی شد که شماره دسترسی برای ژن رفرنس&<33$4 در سه گونه به ترتیب JL 197313719، JL 355475637 و JL 513209665 و برای ژن رفرنس &<32 6 در سه گونه به ترتیب JL 478245394
258513362،JL وJL 358485511 می باشد. در هر مورد پروتئین
مربوطه نیز به ترتیب در ژن &<33$4 با شماره
دسترسیJL 13435386 برای ایزوفرم یک در انسان،
JL 322302351 برای ایزوفرم دو در انسان و شماره دسترسی
JL 529007336 برای ایزوفرم ;1 در گاو، JL 150247092 برای ایزوفرم دیگر گاو و شماره دسترسی 513207966 برای ایزوفرم ;2 مرغ و همچنین در ژن &<32 6 با شماره دسترسی های
JL 578836983 برای ایزوفرم ;1 انسان، JL 392513721 برای ایزوفرم یک انسان و JL 392513723 برای ایزوفرم دو انسان و شماره دسترسی JL 27806959 برای ایزوفرم گاو و همچنین شماره دسترسی JL 307078128 برای مرغ بازیابی شدند. توالی های پروتئینی مربوطه توسط نرم افزار ژنومیک سی ال سی (&/&) ورژن6 0/0 آنالیز شد و همترازی های لازم ساخته شد. به منظور تعیین میزان یکسانی ژن های مربوطه بین سه گونه، در ژن &<33$4 مولکول های P51$ (رونوشت ها) با شماره دسترسی JL 322960990 برای واریانت یک در انسان،JL 322960937 برای
واریانت دو در انسان و شماره دسترسی JL 529007335 برای واریانت ;1 در گاو، JL 150247091 برای واریانت دیگر در گاو و شماره دسترسی JL 513207965 برای واریانت ;1 در مرغ و اگزون های هر رونوشت به تفکیک ژن و واریانت های آنها از پایگاه داده ای 1&%, بازیابی گردید. همچنین مولکول های P51$ (رونو.شت ها) در ژن &<32 6 با شماره دسترسیJL 578836982 برای واریانت;1 انسان،JL 392513720 برای واریانت یک انسان وJL 392513722 برای واریانت دو انسان و شماره دسترسی JL 31341742 برای گاو و شماره دسترسی JL 307078127 برای مرغ و اگزون های هر رونوشت به تفکیک ژن و واریانت های آنها از پایگاه داده ای 1&%, بازیابی گردید. سپس توسط نرم افزار &/& اگزون های متناظر در هر ژن، بین انواع واریانت ها در سه گونه مشخص شده و به منظور تعیین پروتئین های مربوط به هر اگزون، توسط نرم افزار&/& فریم های متفاوت پروتئینی برای هر اگزون ساخته شده و پروتئین های متناظر. نیز به دست آمد. به دنبال آن در جهت تعیین میزان یکسانی، عمل همترازی بین اگزون های متناظر و پروتئین های متناظر در سه گونه انسان، گاو و مرغ انجام شد.
-3 نتایج و بحث:
طبق بررسی های انجام شده مشخص شد که ژن &<33$4 در انسان روی کروموزوم 7) )، در گاو روی کروموزوم (25) و در مرغ روی کروموزوم (14) واقع شده است. ژن &<32 6 در انسان روی کروموزوم (22)، در گاو روی کروموزوم (5) و در مرغ روی کروموزوم (1) واقع شده است. همچنین تعداد رونوشت های ژن &<33$4 در سه گونه انسان، مرغ و گاو به ترتیب دو رونوشت در انسان شامل واریانت یک با (13) اگزون و 2792 باز، واریانت دو با (13) اگزون و 2789 باز و یک رونوشت در مرغ با 13 اگزون و 2766 باز و دو رونوشت در گاو می باشد که از دو رونوشت گاو فقط یکی از آنها با (13) اگزون و 1717 باز در آنالیز استفاده شد ودر ژن &<32 6 تعداد رونوشت ها در سه گونه انسان، مرغ و گاو به ترتیب سه رونوشت در انسان شامل واریانت ;1 با ( 9 ) اگزون و 1447 باز، واریانت 1 با (9) اگزون و 1659 باز و واریانت 2 با (8) اگزون و 1506 باز بوده که از سه رونوشت انسان واریانت 1 و 2 در آنالیز استفاده شد و یک رونوشت در مرغ با (9) اگزون و 2810 باز و دو رونوشت درگاو می باشد که ازرونوشت گاو فقط یکی از آنها با 9 اگزون و 1615 باز، دارای اگزون مشخص بوده و در آنالیز استفاده شد. نتایج بلست در پایگاه داده ای 1&%, مشخص کرد که رونوشت ژن &<33$4 در مرغ و گاو به ترتیب با شماره دسترسی 513207965 JL و JL 150247091 با رونوشت ژن&<33$29 در شتر با شماره
4 - 1&%,'XSGDWHG RQ2014 5- Tamoxifen
دسترسی JL 560910012 به ترتیب %73و %85 و رونوشت ژن مرغ در یک ناحیه چند بازی در وسط اگزون و داشتن حدود 20 باز
&<32 6 مربوط به گاو با شماره دسترسیJL 31341742 با رونوشت اضافه در بخش انتهایی اگزون gap ایجاد نموده است اما از باز 1-50
های مربوط به واریانت های مختلف از همین ژن در انسان از جمله با میزان تشابه بالا می باشد. همچنین نتایج همترازی در اگزون های
شماره دسترسیJL 50960848 و JL 392513720 به ترتیب %84 و 83 دهم، یازدهم و دوازدهم معنی دار بودن هومولوژی را تایید می کند.
% شباهت داشتند. همچنین رونوشت ژن &<32 6 مربوط به گاو با در اگزون سیزدهم به دلیل طول های متفاوت بازی در سه گونه،
شماره دسترسی 31341742 JL با رونوشت ژن &<32 14 در شتر همسانی کاهش یافته و فقط در بخش های ابتدایی تا میانه اگزون
با شماره دسترسی %86 JL 560896560 و رونوشت ژن &<32 6 یعنی تا باز 1278 حفاظت و همسانی بالا می باشد. به طور کلی بر
مربوط به انسان با شماره دسترسی JL 392513720 با سه رونوشت در اساس بررسی گلوریا و همکاران Gloria)، (2012، یافته های مربوط
گاو با شماره دسترسی JL 157743153 و JL 31341742 وJL 293 به همتاهای ارتولوگ اگزون هایی که در مناطق کد شونده قرار دارند،
به ترتیب 83 %، % 83 و % 84 و با یک رونوشت در شتر با شماره نشان می دهندکه این اگزون ها بسیار محافظت شده هستند و
دسترسیJL 560896560 ، %84 شباهت وجود داشت. اگزون های همچنین بسیاری از اگزون هایی که کد شونده هستند از نظر طول
متناظر نیز در ژن &<33$4 در سه گونه انسان، گاو و مرغ به صورت نیز حفاظت شده می باشندکه این پدیده در طول اگزون های متناظر
زیر در هر گونه و به ترتیب مشخص شد. اولین اگزون متناظر در ژن در ژن های CYP3A4 و CYP2D6 کاملا قابل مشاهده می باشد.
&<33$4 در سه گونه انسان، گاو و مرغ که حاوی کدون شروع6می در حالیکه این پدیده در نواحی غیر کد شونده کاهش می یابد.
باشد، دارای طول های متفاوت در سه گونه بوده، فقط دو واریانت 1 و ویژگی اگزون ها در ژن : CYP3A4 اگزون های متناطر، تعداد
2 در انسان دارای طول مساوی می باشند. 3 و طول آنها در ژن CYP3A4 در سه گونه، انسان (دو واریانت)،
نتیجه همترازی در این اگزون در سه گونه و تمام واریانت ها نشان می گاو(یک واریانت) و مرغ( یک واریانت) به ترتیب مشخص شد. در
دهد که در نواحی ابتدایی میزان حفاظت شدگی نسبتا کاهش دارد اما واریانت یک انسان 13 اگزون وجود دارد که طول آنها به ترتیب، اگزون
از باز 50 به بعد حفاظت شدگی و همسانی افزایش قابل توجهی حداقل یک دارای 178 باز، اگزون دو دارای 94 باز، اگزون سه دارای 53 باز،
در حدود %70 نشان می دهد. بین مولکول های پروتئینی مربوط به اگزون چهار دارای 100باز، اگزون پنج دارای 114 باز، اگزون شش
این اگزون در سه گونه نیز حداقل %25 یکسانی مشاهده می شود، آنچه دارای 89 باز، اگزون هفت دارای 149 باز، اگزون هشت دارای 128
این نظر را تقویت می کند، توجه به این قانون است که اگر توالی ها باز، اگزون نهم دارای 67 باز، اگزون ده دارای 161 باز، اگزون یازده
بیش از 100 نوکلئوتید یا اسید آمینه طول داشته باشند، برای مولکول دارای 227 باز، اگزون 12 دارای 163 باز و اگزون سیزده دارای
1$ حداقل %70 یکسانی نوکلئوتیدها و برای مولکول پروتئین %25 1269باز می باشد. در واریانت دو انسان نیز 13 اگزون وجود دارد که
یکسانی اسیدآمینه ها لازم است تا هومولوگ بودن معنی دار شود 7) طول آنها به ترتیب، اگزون یک دارای 178 باز، اگزون دو دارای 94
و.(2 نتیجه همترازی در اگزون بعدی ( اگزون (2 که در هر سه گونه و باز، اگزون سه دارای 53 باز، اگزون چهار دارای 100باز، اگزون پنج
تمام واریانت ها دارای طول 94 می باشد، دلالت بر تشابه بسیار بالا در دارای 114 باز، اگزون شش دارای 89 باز، اگزون هفت دارای 149
توالی ها (بالاتر از (%70 داشته، هومولوژی معنی دار می باشد. این نتیجه باز، اگزون هشت دارای 125باز، اگزون نهم دارای 67 باز، اگزون ده
در مورد پروتئین مربوط به آن نیز صادق است. تفاوت های بازی در این دارای 161 باز، اگزون یازده دارای 227 باز، اگزون 12 دارای 163
اگزون در ذیل نشان داده شده است و به طوریکه مشاهده می شود در باز و اگزون سیزده دارای 1269 باز می باشد. همچنین در رونوشت
موقعیت دهمین باز برای انسان باز & وجود داشته و برای گاو و مرغ مربوط به گاو که در این مطالعه بررسی شد، 13 اگزون وجود دارد که
باز $ جانشین & شده است. سایر تفاوت ها در شکل قابل مشاهده می طول آنها به ترتیب، اگزون یک دارای 158 باز، اگزون دو دارای 94
باشد(شکل 1 الف و ب). باز، اگزون سه دارای 53 باز، اگزون چهار دارای 100باز، اگزون پنج
در اگزون سوم نیز که در سه گونه دارای طول 53 باز می باشد، دارای 114 باز، اگزون شش دارای 89 باز، اگزون هفت دارای 149
طبق آنالیز همترازی همسانی، در توالی نوکلئوتیدی اگزون و اسید باز، اگزون هشت دارای 128 باز، اگزون نهم دارای 67 باز، اگزون ده
آمینه ای پروتئین مربوط به آن، معنی دار می باشد. نتایج همردیف دارای 161 باز، اگزون یازده دارای 227 باز، اگزون 12 دارای 163
سازی در توالی های نوکلئوتیدی اگزون ها و اسید آمینه ای پروتئین باز و اگزون سیزده دارای 214 باز می باشد. در رونوشت مربوط به
ها در اگزون های چهارم، پنجم، ششم، هفتم و هشتم یکسانی و مرغ 13 اگزون وجود دارد که طول آنها به ترتیب، اگزون یک دارای
حفاظت شدگی بالایی را نشان می دهد. در اگزون نهم توالی اگزونی 228 باز، اگزون دو دارای 94 باز، اگزون سه دارای 53 باز، اگزون چهار
3
6- start codon
دارای 100باز، اگزون پنج دارای 114 باز، اگزون شش دارای 89 باز، اگزون وجود دارد که طول آنها به ترتیب، اگزون یک دارای 270 باز،
اگزون هفت دارای 149 باز، اگزون هشت دارای 128 باز، اگزون نهم اگزون دو دارای 172 باز، اگزون سه مطابق با نتیجه همترازی حذف
دارای 88 باز، اگزون ده دارای 161 باز، اگزون یازده دارای 227 باز، گردیده بنابراین اگزون سوم آن متناظر با اگزون چهارم سه رونوشت
اگزون 12 دارای 163 باز و اگزون سیزده دارای 1172 باز می باشد. دیگر بوده و دارای 161 باز می باشد. اگزون چهار دارای 177 باز،
همچنین اگزون های متناظر در ژن CYP2D6 در سه گونه انسان، اگزون پنج دارای 142 باز، اگزون شش دارای 188 باز، اگزون هفت
گاو و مرغ به صورت زیر در هر گونه و به ترتیب مشخص شد. اولین دارای 142 باز، اگزون هشت دارای 254 باز می باشد. همچنین در
