پردیس بین المللی ارس دانشگاه تبریز
گروه بهنژادی و بیوتکنولوژی گیاهی
پایاننامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته بیوتکنولوژی کشاورزی
عنوان
تجزیه پروتئوم ریشه گندم تحت تنش کلرید سدیم

استاد راهنما
دکتر محمود تورچی

استاد مشاور
دکتر محمدرضا شکیبا

پژوهشگر
مهدی اکبری
تابستان 1392

نام خانوادگی: اکبری نام: مهدی عنوان پایان نامه: تجزیه پروتئوم ریشه گندم تحت تنش کلرید سدیماستاد راهنما: دکتر محمود تورچی
استاد مشاور: دکتر محمدرضا شکیبامقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد رشته: مهندسی کشاورزی گرایش: بیوتکنولوژی
دانشگاه: پردیس بینالمللی ارس، دانشگاه تبریز تاریخ فارغالتحصیلی: 17/06/1392 تعداد صفحه: 110کلید واژهها: الکتروفورز دو بعدی، تنش کلرید سدیم، گندمچکیده:
گندم (Triticum aestivum L.) يكي از قدیمیترین و اولين گياهان زراعی ‌است كه به عنوان ماده اولیه تهیه نان در تغذیه بشر نقش اساسی ایفا کرده است. با توجه به رشد جمعیت و نیاز روز افزون به محصولات کشاورزی به ویژه گندم میبایست تولید گندم را در کشور افزایش داد. به علت محدود بودن سطح زمینهای قابل کشت، افزایش تولید گندم مستلزم افزایش عملکرد در واحد سطح است. تنشهای محیطی از قبیل خشکی، شوری و سرما نقش مهمی بر روی عملکرد گیاهان زراعی و بقای آنها دارند. تنش شوری یکی از مهمترین تنشهای غیرزیستی است که اثر نامطلوبی بر روی کمیت و کیفیت محصولات زراعی دارد، به طوری که 20 درصد از زمینهای زراعی آبی در جهان متاثر از تنش شوری هستند. بنابراین ارزیابی و بررسی سازوکار مولکولی مقاومت و حساسیت به تنش کلرید سدیم در ارقام مختلف گندم از اهمیت ویژهای در این راستا برخوردار است. به این منظور آزمایشی بصورت تکرار دار در سال 1391 درون اتاقک رشد تحت شرایط کنترل شده در دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز اجرا گردید. در این آزمایش از دو رقم آرتا (حساس) و بم (مقاوم) در دو سطح تنش 250 میلیمولار و فاقد تنش بر پایه طرح کاملا تصادفی در سه تکرار استفاده گردید. زمان اعمال تنش، مرحله دو برگی گیاهان بود. پس از ظهور علائم تنش، اقدام به نمونه برداری و بررسی صفات مورفولوژیک از قبیل طول ریشه، حجم ریشه، وزن تر، وزن خشک، تعداد ریشه و میزان پرولین ریشه گردید. تیمار ارقام گندم با نمک کلرید سدیم به مدت یک هفته تغییر معنی داری از نظر آماری در صفات مرتبط با ریشه شامل طول، وزنتر و تعداد ریشه ایجاد ننمود. به نظر میرسد مدت زمان کوتاه مجاورت گیاهان با تنش و بالا بودن ضریب تغییرات از دلایل عمده چنین پاسخی باشند. صفات وزن خشک و تعداد ریشه به ترتیب در سطح احتمال پنج و یک درصد معنیدار شدند. تنش کلرید سدیم موجب افزایش میزان پرولین در هر دو رقم حساس و متحمل گردید؛ اگرچه میزان افزایش پرولین در رقم حساس به مراتب بیشتر از رقم متحمل بود. بررسی پروتئوم ریشه گندم در رقم حساس با روش الکتروفورز دو بعدی منجر به شناسایی تعداد 21 لکه پروتئینی با تغییرات بیان معنی دار شد که شش لکه پروتئینی افزایش بیان و 15 لکه پروتئینی کاهش بیان نشان دادند. در رقم متحمل تغییرات بیان 49 لکه پروتئینی معنی دار گردید که از بین آنها 14 لکه پروتئینی افزایش بیان و 35 لکه پروتئینی کاهش بیان نشان دادند. پروتئینهای یافت شده بر اساس عملکرد بیولوژیکی در گروههای مهمی مانند پروتئینهای دخیل در متابولیسم انرژی، مهار کنندههای ROSها و سم زدایی، ترجمه پروتئین، پردازش و تخریب، پروتئینهای مرتبط با دیواره سلولی، پروتئینهای مرتبط با متابولیسم اسیدهای آمینه و هورمونها، شبکه انتقال سیگنال درگیر در پاسخ به تنش کلرید سدیم، اسکلت سلولی، پروتئینهای مرتبط با رونویسی، پروتئینهای مرتبط با همبستگی سطح mRNA و پروتئین تقسیم شدند.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه1
فصل اول: بررسي منابع
1-1- اهمیت گیاه‌شناسی و سطح زیرکشت گندم3
1-1-1- تکامل و ژنتیک گندم3
1-2- تنش شوری4
1-2-1- درک تنش شوری6
1-2-2- واكنش‌هاي عمومي گياهان نسبت به تنش شوري8
1-2-2-1- تاثیر شوری بر رشد گیاه9
1-2-2-2- تاثیر شوری بر رشد ریشه گیاه10
1-2-2-3- اثر تنش شوري بر مواد آلي محصول و اسيدهاي آمينه گیاه11
1-2-2-4- اثر شوری بر تشکیل رادیکال‌های آزاد در گیاه15
1-2-3- نشانگرهای پروتئینی و پروتئومیک15
1-2-4- پروتئومیک و تنش27
1-2-5- پروتئومیک و تنش شوری28
فصل دوم: مواد و روش‌ها
2-1- مواد و روش انجام آزمایش35
2-1-1- مشخصات محل اجرای آزمایش35
2-1-2- مواد گیاهی مورد استفاده35
2-1-3- روش انجام آزمایش36
2-1-4- برداشت ریشه ها37
2-2- صفات مورد اندازه‌گیری38
2-3- تجزیه‌های آماری40
2-4- آزمایشات الکتروفورز دو بعدی40
2-4-1- تهیه ژل بعد اول (IEF)41
2-4-2- استخراج پروتئین42
2-4-3- حل کردن پروتئین43
2-4-4- تهیه ژل بعد دوم (SDS-PAGE)45
2-4-5- رنگ‌آمیزی48
2-4-6- تصویر برداری و تجزیه کمی لکه‌های پروتئینی51
فصل سوم: نتايج و بحث
3-1- تجزیه واریانس صفات53
3-2- اثر کلرید سدیم بر خصوصیات ریشه53
3-3- اثر کلرید سدیم بر میزان پرولین57
3-4- تجزیه و تحلیل پروتئوم بافت ریشه58
3-5- نقش پروتئین‌های شناسایی شده68
3-5-1- متابولیسم انرژی69
3-5-2- مهار ROS و سم زدایی73
3-5-3- ترجمه پروتئین، پردازش و تخریب76
3-5-4- پروتئین‌های مرتبط با دیواره سلولی78
3-5-5- پروتئین‌های مرتبط با متابولیسم اسیدهای آمینه و هورمون‌ها80
3-5-6- شبکه انتقال سیگنال درگیر در پاسخ به تنش کلرید سدیم83
3-5-7- اسکلت سلولی84
3-5-8- پروتئین‌های مرتبط با رونویسی85
3-5-9- پروتئین‌های مرتبط با همبستگی سطح mRNA و پروتئینهای مربوطه86
منابع
منابع89
مقدمه
گندم (Triticum aestivum L.) یکی از گیاهان زراعی مهم است که از سالیان بسیار دور، قبل از آن که بشر به موارد مصرف سایر گیاهان پی ببرد، از آن به عنوان مهمترین منبع غذایی استفاده میکرد. این گیاه از نظر تولید و سطح زیر کشت مهمترین محصول کشاورزی ایران است (خدابنده، 1382). با توجه به رشد جمعیت و نیاز روز افزون به محصولات کشاورزی به ویژه گندم میبایست تولید گندم را در کشور افزایش داد. . به علت محدود بودن سطح زمینهای قابل کشت، افزایش تولید گندم مستلزم افزایش عملکرد در واحد سطح است. افزایش عملکرد در واحد سطح به دو روش، یکی اعمال روشهای زراعی پیشرفته و دیگری تولید ارقام مناسب از نظر کیفیت و کمیت عملکرد، مقاومت به بیماریها و تحمل تنشهای محیطی قابل حصول است (اهدایی، 1388).
تنش در گیاه به مفهوم انحراف در فیزیولوژی، نمو و عملکرد طبیعی آن است که اغلب مضر بوده و آسیبهای برگشت ناپذیری به سیستم گیاهی وارد مینماید. بسیاری از موجودات زنده مثل ویروسهای بیماریزای گیاهی، باکتریها، قارچها، نماتدها، حشرات و برخی گیاهان گلدار، انگل گیاهان هستند؛ که از آنها به عنوان ” تنشهای زیستی” یاد میشود. در مقابل، “تنشهای غیرزیستی” توسط اشیا یا مواد و یا شرایط غیرزنده به گیاهان تحمیل میشوند. شوری، دمای محیط، رطوبت نسبی، تابش خورشید، مواد مغذی خاک و سایر ویژگیهای فیزیکوشیمیایی خاک موجب تنشهای غیرزیستی در گیاه میشوند (ناگاراجان، 2010). تنشهای محیطی از قبیل خشکی، شوری و سرما نقش مهمی بر روی عملکرد گیاهان زراعی و بقای آنها دارند (لاتینی و همکاران، 2007). تنش شوری یکی از مهمترین تنشهای غیرزیستی میباشد که اثر نامطلوبی بر روی کمیت و کیفیت محصولات زراعی دارد، به طوری که 20 درصد از زمینهای زراعی آبی در جهان متاثر از تنش شوری هستند (ژائو و همکاران، 2007). به دلیل قرارگیری ایران در منطقه آب و هوایی خشک و نیمه خشک، نزدیک به 50 درصد سطح زیر کشت محصولات کشاورزی، به درجات مختلف با مشکل شوری و قلیایی بودن مواجه میباشد (میر محمدی میبدی و قره یاضی، 1381).
با پیشرفت سریع در تکنیکهای استخراج ، تفکیک و شناسایی پروتئین، تکنولوژی پروتئومیک یک نقش کلیدی را در توسعهی مجموعه پروتئینهای مرتبط با فعالیت زیستی بازی میکند (وانگ و همکاران، 2011). پروتئومیک یک روش مبتنی بر تکنیک الکتروفورز دوبعدی1 است. هر پروتئین یک نقطۀ ایزوالکتریک دارد که در آن بار مثبت و منفی پروتیئن با هم برابر میشود. در الکتروفورز بعد اول از این خاصیت بهره میگیرند. ژل بعد اول را به بعد دوم که همان الکتروفورز SDS-PAGE معمولی است منتقل میکنند. در الکتروفورز بعد دوم حرکت پروتئینها در میدان الکتریکی بر اساس وزن مولکولی صورت میگیرد (لیبلر، 2002). پروتئومیک میتواند ابزاری قوی برای شناسایی ژنهای کاندیدای مقاومت به تنش باشد (چن و هارمون، 2006). تحقیقات متعددی از پروتئومیک جهت شناسایی پروتئینهای پاسخگو به شوری استفاده نمودهاند. پروتئینهای زیادی یافت شدهاند که بیان آنها هماهنگ با غلظت نمک تنظیم میشود. این پروتئینها در فرآیند متابولیسم انرژی، مهار کنندههای ROS و زدودن سموم از آنزیمها، ترجمه پروتئین، پردازش و تخریب، پروتئینهای مرتبط با دیواره سلولی، پروتئینهای مرتبط با متابولیسم اسیدهای آمینه و هورمونها، شبکه انتقال سیگنال درگیر در پاسخ به تنش کلرید سدیم، اسکلت سلولی، پروتئینهای مرتبط با رونویسی و پروتئینهای مرتبط با همبستگی سطح mRNA و پروتئین دخیل هستند (جیانگ و همکاران، 2007).
1-1- اهمیت گیاهشناسی و سطح زیرکشت گندم
گندم (Triticum aestivum L.) يكي از قدیمی ترین و اولين گياهان زراعی ‌است كه به عنوان ماده اولیه تهیه نان در تغذیه بشر نقش اساسی ایفا کرده است (رضوانی مقدم و کوچکی، 2001).
گندم نان گیاهی یکساله، تکلپه و علفی از خانواده گندمیان (گرامینه2) و جنس تریتیکوم3 میباشد که دارای گونههای زراعی و خودرو است (بهنیا، 1376). از لحاظ واکنش به دوره نوری از دسته گیاهان روزبلند است. ریشه گندم افشان و سطحی است. ساقه آن راست استوانهای و بندبند است و دارای گل آذین سنبله میباشد (خدابنده، 1382). این گیاه کاملا خودبارور نبوده و یک تا چهار درصد دگرباروری دارد (خدابنده، 1382). گندم گیاهی است که در مساحت وسیعی از زمینهای کشاورزی دنیا کشت می شود. این گیاه از نظر تولید و سطح زیر کشت مهمترین محصول کشاورزی ایران است (خدابنده، 1382). بر اساس آمارهای اعلام شده سطح زیر کشت گندم در سال 2011، برابر با 220 میلیون هکتار و میزان تولید آن 08/704 میلیون تن و در ایران سطح زیر کشت آن برابر با 085/7 میلیون هکتار با میزان تولید 36/14 میلیون تن بوده است (فائو، 2013).
1-1-1- تکامل و ژنتیک گندم
منشا ژنتیکی گندم مثال بارزی از ترکیب گونههای خویشاوند در طبیعت برای تشکیل یک سری پلیپلوئید است (ارزانی، 1380). گندم یک آلوپلوئید قطعهای است که شامل سه ژنوم A، B و D است که از لحاظ ژنتیکی هومیولوگ هستند. DNA هاپلوئید گندم شامل 1010×7/1 جفت باز است. دلیل بزرگ بودن ژنوم گندم، پلیپلوئیدی و مضاعف شدنهای زیاد است. بیش از 80 درصد ژنوم گندم را توالیهای تکراری تشکیل میدهد (یزدی صمدی و عبدمیشانی، 1383). طبقه بندی ژنتیکی گندم توسط فلکس برگر (نقل از بهنیا، 1376) بر اساس تعداد کروموزوم آنها انجام گرفته و شامل سه گروه دیپلوئید، تتراپلوئید و هگزاپلوئید میباشد. گندم نان از گروه گندمهای هگزاپلوئید با 42 کروموزوم است و به گندمهای نرم یا معمولی یا نان معروف هستند (خدابنده، 1382).
1-2- تنش شوری
تنشها ، پاسخهای مشترکی را در گیاهان القا میکنند ولی در شروع سیگنال با هم تفاوت داشته و همچنین گیرندههای آنها متفاوت میباشند. این تنشها با بیان یک سری از ژنها، گیاه را قادر به ترمیم آسیب ناشی از تنش کرده یا گیاه را در برابر تنشهای محیطی که در آینده پیش خواهد آمد حمایت میکنند. یعنی در واقع گیاه را با محیط سازگار کرده و بقای آن را بیشتر تأمین و تضمین میکنند و از این طریق به نوعی با محیط خود سازش یافته یا تطابق مییابند (باجوز و حیات، 2008). تخمین زده شده است که تنها کمتر از 10 درصد زمینهای زراعی فاقد تنشهای عمده محیطی هستند (همدیا و شداد، 2010). تنشهای محیطی از قبیل خشکی، شوری و سرما نقش مهمی بر روی عملکرد گیاهان زراعی و بقای آنها دارند (لاتینی و همکاران، 2007).
تنش شوری یکی از مهمترین تنشهای غیرزیستی میباشد که اثر نامطلوبی بر روی کمیت و کیفیت محصولات زراعی دارد، به طوری که 20 درصد از زمینهای زراعی آبی در جهان متاثر از تنش شوری هستند (ژائو و همکاران، 2007). به دلیل قرارگیری ایران در منطقه آب و هوایی خشک و نیمه خشک، نزدیک به 50 درصد سطح زیر کشت محصولات کشاورزی، به درجات مختلف با مشکل شوری و قلیایی بودن مواجه میباشد (میر محمدی میبدی و قرهیاضی، 1381). هرگاه بارندگي محدود باشد، نمك موجود در خاك شسته نشده و بدليل افزايش املاح مقدار محصول كاهش مي‌يابد (حکمت شعار، 1372). از نمكهاي محلولي كه سهم زيادي در شور شدن دارند مي‌توان به كاتيون‌هاي سديم، منيزيم، كلسيم و آنيون‌هاي كلر، سولفات، بي‌كربنات و گاهي كربنات‌ها اشاره نمود. در اين ميان غلظت‌هاي بالاي سديم رايج‌ترين نوع شوري مناطق مختلف دنيا است (رحمانی، 1377). همچنين آبي كه براي آبياري مورد استفاده قرار مي‌گيرد نيز داراي املاح محلول است كه به هنگام تبخير در طول زمان اين املاح در خاك تجمع يافته و باعث شوري خاك مي‌شوند (حکمت شعار، 1372).
مشكلات كشاورزي خاك‌هاي شور و بويژه سديمي را مي‌توان به دو گروه عمده، يعني اشكالات مربوط به جذب آب و عناصر بوسيلة گياهان و اثرات ناشي از خواص نامطلوب فيزيكي خاك تقسيم نمود (کریمیان، 1371). انسان به طرق مختلف موجب افزايش نمك در خاك مي‌شود، كه اين پديده به نام شوري ثانويه معروف شده است (کریمی و شکاری، 1375). با توجه به نقش شوري در كاهش عملكرد گياهان از يك طرف و محدوديت منابع توليد و رشد بي‌رويه جمعيت از طرف ديگر مقابله با مشكل شوري يكي از اولويت‌هاي تحقيقات كشاورزي به شمار مي‌آيد. در بررسي‌هاي گسترده‌اي كه جهت حل معضل شوري به عمل آمده است دو رهيافت عمده توصيه شده است (اپستین، 1985):
1- تغيير محيط و اصلاح شرايط توليد گياهان كه به عنوان يك رهيافت غيرزيستي شناخته شده است و دو مبحث عمده را در برمي‌گيرد:
الف) پيدا كردن راه‌هاي مؤثر و كم هزينه در امر شيرين كردن آب درياها براي اهداف آبياري.
ب) اصلاح اراضي شور و نيمه شور از طريق ايجاد زهكشي و آبشويي كه اين عمل خود نياز به آب غير شور دارد.
2- ايجاد و بهره‌گيري از گياهان زراعي متحمل به شوري، كه از آن تحت عنوان رهيافت زيستي ياد مي‌شود. به هر حال با مدنظر قرار دادن محدوديت‌هاي فراوان در توسعه سطح زير كشت گياهان زراعي از يكسو و ترميم و اصلاح اراضي شور از سوي ديگر به نظر مي‌رسد كه در حال حاضر تلاش براي شناسايي و اصلاح گياهاني كه بتوانند در مقابل شوري محيط مقاومت كرده و محصول قابل قبول را توليد كنند به عنوان راه‌حلي كوتاه مدت ولي مؤثر در برابر تنش شوري مي‌باشد، به طوري كه در چند دهة اخير نيز محققان بيشتر بر روي رهيافت دوم تحت عنوان «رهيافت زيستي» تأكيد بيشتري دارند (رحمانی، 1377).
1-2-1- درک تنش شوری
تنش شوری مانند بسیاری دیگر از تنشهای زیستی و غیرزیستی، پیش از اینکه هرگونه تغییری در غلظت کلسیم و pH سیتوپلاسمی سلولها رخ دهد، میبایست به نوعی توسط گیاه درک شود. تنش شوری در گیاهان توسط تنش اسمزی و سمیت یونی (سدیم و یا کلر) درک میشود و این تنشها میتوانند در هر دو سطح داخلی و خارجی غشاء پلاسمایی توسط پروتئینهای تراغشایی و یا درون سیتوسول توسط آنزیمها درک شوند. بسیاری از حسگرهای اسمزی مطرح در درک تنش اسمزی توسط شوری شدید فعال میشوند (عبدالقادر و لیندبرگ، 2010). هیپراسمزی و سیگنالهای مختص یونی هردو توسط سلولهای گیاهی درک میشوند. اگرچه سیگنالهای مختص یونی در تنظیم نقل و انتقالات یون سدیم، بسیار مهمتر از هیپراسمزی هستند ولی تنش اسمزی نیز در این میان دخیل است. تنش اسمزی سنتز آبسیزیک اسید را فعال نموده، بدین ترتیب میتواند رونویسی AtNHX1 را (که ژن کد کننده مبادلهگر Na^+⁄H^+ واکوئلی میباشد) افزایش دهد. تنش اسمزی میتواند تا حدودی توسط کانالهای فعال شونده با اتساع و پروتئین کینازهای تراغشایی، مثل هیستیدین کینازهای دوجزئی و کینازهای متصل به دیواره درک شود.
از این که یون سدیم چگونه توسط سیستمهای سلولی مختلف درک میشود اطلاعات اندکی در دسترس است. به طور نظری یون سدیم چه قبل و چه بعد از ورود به سلول و یا در هر دو حالت میتواند درک شود. یون سدیم خارج سلولی میتواند توسط یک پذیرنده غشایی درک شود، در حالی که یون سدیم درون سلولی میتواند توسط پروتئینهای غشایی یا هر یک از آنزیمهای فراوان حساس به یون سدیم در سیتوپلاسم درک شود. آنتیپورتر (ناهمسو ناقل) Na^+⁄H^+ غشایی 4SOS1 حسگر یون سدیم میباشد. انتهای سیتوپلاسمی بلند و غیر عادی SOS1 نشان میدهد که این پروتئین نه تنها یون سدیم را منتقل میکند، بلکه احتمالا در درک آن نیز نقش دارد. گزارش شده است که بسیاری از ناقلین با دنبالهها یا حلقههای سیتوپلاسمی بلند، از نقش حسگری نیز برخوردار میباشند (ژو، 2003).
ژن RPK15 القا شده توسط خشکی، شوری شدید و سرما در آرابیدوپسیس شناسایی شده است. تجزیه توالی این ژن مشخص نموده است که کد کننده یک پروتئین کیناز سرین/ترئونین میباشد. این پروتئین در قسمت خارج سلولی خود دارای توالی غنی از تکرار لوسین (LRR)6 است که گمان میرود در درک سیگنالهای رشدی و محیطی با وساطت برهمکنشهای پروتئین-پروتئین دخیل میباشد. سطوح mRNA این پروتئین به طور چشمگیری یک ساعت پس از اعمال شوری شدید (250 میلی مولار NaCl) یا خشکی افزایش مییابد؛ در شش ساعت به بیشترین مقدار می رسد و تا 18 ساعت در این سطح باقی میماند (لیو و همکاران، 2000).
1-2-2- واكنش‌هاي عمومي گياهان نسبت به تنش شوري
اثرات تنش شوري در گياهان را به طور عمده به دو گروه كوتاه مدت و درازمدت تقسيم‌بندي مي‌كنند. از اثرات كوتاه مدت تنش شوري مي‌توان به كاهش رشد ساقه و احتمالاً بروز واكنش ريشه به كمبود آب اشاره نمود. از اثرات درازمدت تنش شوري نيز مي‌توان به كاهش فعاليت فتوسنتزي در اثر انتقال مقدار زيادي نمك به برگهاي كاملاً توسعه يافته اشاره كرد (میر محمدی میبدی و قرهیاضی، 1381).
تاثیرات زیانبار تنش شوری در گیاه بدین شرح میباشند (توتجا، 2007):
شوری با رشد و نمو گیاه تداخل نموده و می تواند منجر به شرایط خشکی فیزیولوژیک و سمیت یونی شود. بدین ترتیب تنشهای شوری و خشکی اغلب جنبههای فیزیولوژیکی و متابولیسمی گیاه را متاثر نموده، با ایجاد هر دو تنش هیپریونی و هیپراسموزی، در نهایت موجب مرگ گیاه میشوند.
اساس فیزیولوژی تنشهای شوری و خشکی با یکدیگر همپوشانی دارد زیرا وجود شوری زیاد در خاک منجر به کاهش پتانسیل آب در آن میشود و بدین ترتیب جذب آب، همانند دریافت مواد غذایی، برای گیاه دشوارتر میشود.
شوری باعث تنشهای اختصاصی یونی شده، نسبت یون پتاسیم به یون سدیم را تغییر میدهد. یون سدیم بیرونی میتواند اثر منفی بر جذب یون کلسیم داشته باشد.
شوری منجر به افزایش تدریجی غلظت یونهای سدیم و کلر در سیتوسول شده، سرانجام میتواند برای سلول زیانآور شود. یون سدیم میتوان پتانسیلهای غشایی را از بین برده و بنابراین جذب یون کلر را تسهیل نماید.
غلظت بالای یون سدیم (بالای 100 میلی مولار) برای متابولیسم سلول سمی بوده و میتواند فعالیت بسیاری از آنزیمهای ضروری، تقسیم و توسعه سلولی را متوقف کند؛ موجب تخریب غشاء و عدم تعادل اسمزی شود و در نتیجه باعث توقف رشد شود.
غلظت بالای یون سدیم میتواند منجر به تولید گونههای فعال اکسیژن و کاهش فتوسنتز شود.
پتاسیم از عناصر ضروری مورد نیاز برای رشد است. تغییرات غلظت یون پتاسیم (به علت اثر تنش شوری شدید) اختلال در تعادل اسمزی، عملکرد روزنه ای و کنش برخی آنزیمها را باعث میشود.
شوری به سلولها در برگهای تعرق کننده آسیب میرساند، که منجر به جلوگیری از رشد میشود. این اثر مختص شوری یا مازاد یونی، باعث سمیت درون سلول میشود. نمک می تواند در برگهای مسن تجمع یابد و باعث مرگ آنها شود.
1-2-2-1- تاثیر شوری بر رشد گیاه
مطالعات متعددی در مورد اثر شوری بر روی رشد گیاهان نشان میدهد که حساسیت رشد گیاهان به تنش شوری، وابسته به ژنوتیپ، سن و میزان مقاومت گونه گیاهی به شوری است (پاریدا و همکاران، 2004). آوالبایف و همکاران (2009) رشد گیاهچههاي گندم را تحت شرایط شوري در گلخانه بررسی کردند و اظهار داشتند که با افزایش سطوح شوري رشد گیاهچهها با کاهش معنی داري روبرو میشود. همچنین تنش شوري باعث کاهش سرعت تقسیم سلولهاي مریستم ریشه و کوتولگی گیاهچهها شد. گزارش شده کلرید سدیم با کاهش تقسیم سلول از رشد گندمهای چهار روزه میکاهد. همچنین اگر برای مدت هفت ساعت دانههای گندم را در کلرید سدیم قرار دهیم تقسیم سلولی را در ریشه گیاه کاهش میدهد؛ به هر حال شاخص میتوزی رشد، در سلولهای مریستم اولیه ریشه بیشتر بوده و شوری شاخص میتوزی سلولها را کاهش میدهد (شاکیروا و همکاران، 2003).
نصیر (2001) اثر زیان آوری شوری را بر تمام مراحل رشد بوتههای جو گزارش کرد اما این اثر در مراحل رویشی بیشتر از شروع گلدهی و پر شدن دانه بود. وی همچنین بیان نمود که کاهش معنی دار سطح برگ و ارتفاع ساقه بوتههای جو با افزایش شوری به علت اثرات سمی یونهای سدیم و کلر در متابولیسم گیاهی و عدم توازن عناصر یا کاهش دسترسی به آب برای رشد متعادل (به علت اثر اسمتیک شوری) است. در طول دوره رشد، گیاهان حداکثر فتوسنتز، تنفس و جذب مواد معدنی را دارند. گزارش شده در یکی از کولتیوارهای مقاوم گیاه برنج که تحت تنش شوری قرار گرفته است طول گیاه کاهش یافت ودر کولتیوار دیگر که به شوری حساس بود کاهش طول گیاه بیشتر شد (دمیرال و تورکان، 2005). ازطرفی شوری فعالیت متابولیسمی سلولهای گیاه را کاهش داده در نتیجه به طور واضح جلوی رشد گیاهان را میگیرد (تاکمورا و همکاران، 2000).
1-2-2-2- تاثیر شوری بر رشد ریشه گیاه
با توجه به سختي مطالعه ريشه در شرايط مزرعه‌اي گزارشات بسيار كمي در رابطه با تاثير تنش‌هاي محيطي بر رشد و عملكرد ريشه در مقايسه با بخش هوايي در دسترس مي‌باشد. رشد ريشه در مقايسه با بخش هوايي كمتر تحت تاثير شوري قرار مي‌گيرد ولي موجب ايجاد تغييرات مورفولوژيكي و آناتومي ريشه‌ها در برخي از گونه‌ها میشود (میر محمدی میبدی و قرهیاضی، 1381). گزارشهای فراوانی وجود رابطه منفی بین تنش شوری و رشد ریشههای اولیه و ثانویه، حجم ریشه، وزنتر و خشک ریشه و ساقه، ضخامت ساقه و ارتفاع بوته را تاکید میکنند (اشرف و احمد، 2000). سكيب و همكاران (2004) نيز تأثير تنش شوري بر رشد ريشه را منفي گزارش كرده‌اند. البته برخي از غلظت‌هاي نمك مي‌توانند رشد ريشه‌ها را تحريك كنند، در صورتيكه از رشد ساقه جلوگيري مي‌كنند. در گياه نخود طول ريشه در تيمار 120 ميلي‌مول كلرید سديم، 40 تا 50 روز بعد از اعمال شوري نسبت به شاهد افزايش پيدا كرد، اما بعد از يك دوره كاهش يافت. در درازمدت شوري مانع رشد ريشه و توزيع مواد غذايي معدني در گياهان مي‌شود (میر محمدی میبدی و قرهیاضی، 1381). افزايش سطح ريشه، از طريق افزايش سطح جذب، در افزايش كارايي آب و مواد غذايي مهم است .بنابراين، ريشههاي طويلتر و داراي سطح بيشتر ميتوانند امكان تحمل به شوري را فراهم آورند. سطح ريشه نشان دهنده سطح تماس گياه با خاك و دسترسي بیشتر به آب است (کانت و کافکافی ، 2005). سينگ و همكاران (2000) بيان داشتند گياهاني كه ريشه اصلي طويلتر و تعداد ريشههاي جانبي بيشتري دارند نسبت به گياهاني كه اين خصوصيت را كمتر دارند ، تحمل بيشتري به تنش شوري دارند. مين و همكاران (1993) با انجام آزمايشي روي گندم زمستانه گزارش كردند كه تنش شوري وزنتر ريشه را كاهش داد.
1-2-2-3- اثر تنش شوري بر مواد آلي محصول و اسيدهاي آمينه گیاه
شوری میتواند به دلیل افزایش پروتئولیز و کاهش سنتز پروتئین مقدار پروتئین بافت گیاهی را کاهش دهد. پیوند بین کلروفیل و پروتئینهای کلروپلاستی، بستگی به مقدار یونهای سلول دارد. اگر شوری زیاد شود پیوندها سست شده و کلروفیل تخریب میشود. شوری اثر بازدارنده بر فعالیت ترانس آمیناسیون داشته باعث تجمع آمونیوم میگردد و بدین ترتیب موجب کاهش سنتز پروتئینها و اسیدهای آمینه میگردد. از طرف دیگر تجزیه و هیدرولیز پروتئینها موجب انباشتگی اسیدهای آمینه میشود. برخی از این اسیدهای آمینه، خود به عنوان یک متابولیت سمی عمل میکنند. هنگام تنش اسمزی بیان ژنهای بیوسنتزی پروتئینهای وابسته به یوبیکوئیتین7و پروتئینازهای مختلف القا میشود. اتصال یک پروتئین به یک یاچند یوبیکوئیتین موجب فعال شدن پروتئازهای وابسته به ATP میگردد. در این حالت درحالیکه پروتئین به اجزای آمینواسیدی خود تجزیه شده، یوبیکوئیتین دست نخورده رها میشود (لویت، 1972 ). در مورد اثر شوری در توت فرنگی گزارش شده است که پروتئین محلول این گیاه در شوری پایین افزایش و در شوری بالا کاهش مییابد. گزارش دیگری در مورد اثر شوری بر پروتئینهای گیاه Arachis hypogaea، نشان میدهد که ساخت پروتئینهای جدید دراین گیاه تحت تنش شوری القا شده است (پاریدا و همکاران، 2004). از آزمايشات اثر شوري بر روي گياهان و عكس‌العمل گياهان نسبت به اين تنش چنين استنباط مي‌شود كه اسيدهاي آمينه آزاد از بين محلولهاي تنظيم كننده اسمزي آلي، نقش حياتي‌تري را برعهده دارند (اشرف و مک نیلی، 2004)، كه از مهمترين آنها مي‌توان سرين، گلايسين، آرژينين، والين، لوسين و پرولين را نام برد. از اسيدهاي آمينه غيرپروتئيني مي‌توان به سيترولين و ارنيتين اشاره نمود. بطور كلي اسيدهاي آمينه آزاد با افزايش سطح شوري افزايش مي‌يابند (پاریدا و داس، 2005). در مورد تجمع اسیدآمینه پرولین در گونههای گیاهی مختلف در اثر انواع تنشهای محیطی مختلف گزارشهای فراوانی وجود دارد (کاوی کیشور و همکاران، 2005). پرولین در پاسخ به بسیاری از تنشهای محیطی از جمله خشکی، شوری (دلونی و ورما، 1993)، دمای بالا (کیوو و همکاران، 1986)، سرما (نایدو و همکاران، 1991)، مسمومیت با فلزات سنگین (باسی و شارما، 1993)، کمبود مواد غذایی (وایوچرت و همکاران، 1992)، آلودگی اتمسفری (آنبازهاگان و همکاران، 1988) و تشعشعات UV (پاردها و همکاران، 1995) در گیاهان تجمع مییابد.
در درون سلولهای گیاهی، پرولین به عنوان ماده تنظیم کننده تعادل اسمزی بین سیتوپلاسم و واکوئل عمل میکند (فلاورز و همکاران، 1977). علاوه بر نقش اسمولیتی پرولین، این ترکیب به عنوان مخزن کربن و نیتروژن نیز میباشد. همچنین پرولین حفاظت گیاه را در برابر صدمات رادیکالهای آزاد انجام میدهد (ماتیسیک و همکاران، 2002). کاهش مصرف پرولین برای سنتز پروتئین در طی تنش ممکن است دلیل احتمالی تجمع پرولین باشد (ستوارت، 1972).
یافتهها نشان میدهد که نقش اولیه پرولین در تحمل تنش اسمزی منحصرا به عنوان یک تنظیم کننده پتانسیل اسمزی نیست، بلکه این مولکول به سلول کمک میکند تا بر تنش اکسیداتیو نیز غلبه کند. از دیگر خواص پرولین، حفاظت آنزیمها از تجزیه شدن (راجنداراکومار و همکاران، 1994). تنظیم اسید سیتوسیلیک (ونکمپ، 1989)، حذف رادیکالهای آزاد (اشرف و فولاند، 2007)، پایداری ساختار دیواره سلولی و پروتئین‌ها (سرینیواز و بالاسوبرامانیان، 1995)، برقراری تعادل در نسبت NADH⁄NAD^+ (آلیا و سارادهی، 1991) و فعال سازی منبع انرژی (کوهل و همکاران، 1998) است.
مورانت-مانسیو و همکاران (2004) اظهار داشتند در سه گیاه چاودار، تریتیکاله هگزاپلوئید و Triticum dicoccum farrum با افزایش میزان شوری، محتوای پرولین آزاد در برگ و ریشه اختلاف معنی داری با شاهد نشان دادند. آهنگ صعودی میزان پرولین با افزایش شوری در ریشه شبیه به برگ بود ولی از نظر کمیت میزان تجمع این ماده در برگ چندین برابر ریشه بود. با این وجود، با توجه به مقدار کم این ماده در بافتهای گیاهی، سهم پرولین در تنظیم پتانسیل اسمزی نسبت به سایر اسمولیتهای آلی کمتر بود. پوستینی و همکاران (2007) نیز افزایش پرولین بر اثر شوری را در گندم گزارش کردند، اما این افزایش در رقم حساس به مراتب بیشتر از رقم مقاوم به شوری بود و نتیجه گرفتند که پرولین نمی تواند نقش حفاظتی در مقابل تنش شوری داشته باشد. سيلوريا و همکاران (2003) گزارش كردند تغييرات افزایش غلظت پرولين در ارقام گندم حساس به شوري بيشتر است و اين تغييرات در مراحل مختلف رشد و در اندامهاي هوايي و ريشه متفاوت از يكديگر ميباشد. افزايش غلظت پرولين برگها با افزايش فعاليت آنزيم پروتئاز، تجمع اسيد آمينهها و آمونيوم و كاهش ميزان كلروفيل برگ و پروتئين همراه است. ميقاني و ابراهيم زاده (1381) گزارش نمودهاند در گياه گندم، رقم قدس (حساس به شوری) تحت تنش شوري غلظت پرولين نسبت به گیاهان بدون تنش به 9/2 برابر رسیده. همچنين افزايش غلظت پرولين و كاهش فعاليت آنزيم پرولين دهيدروژناز در برگ گندم قدس (حساس به شوری) بيشتر از گندم بولاني (مقاوم به شوری) بود. توانايي توليد آنتي اكسيدان سلول گياهي تحريك شده است. توليد پرولين و ساير سازگار كنندهها با مصرف مقدار زيادي از كربن حاصل از فرآيند فتوسنتز همراه بوده و بدين دليل كاهش رشد گياه را در پي خواهد داشت .علی و همکاران (2008) گزارش نمودند که مقدار پرولین در گیاهان متحمل بیشتر از گیاهان حساس تجمع مییابد. آنها علت رشد بهتر گیاهانی که پرولین بیشتری تجمع میدهند را تعدیل پتانسیل اسمزی میدانند که در نتیجه آن فشار تورگر سلول و پتانسیل آب برگ افزایش مییابد. همچنین گزارشهای فراوانی به این نتیجه رسیدهاند که کاربرد پرولین به صورت محلول پاشی برگی بر روی گیاهان تحت تنش شوری باعث افزایش تحمل آنها میشود (کلوسن، 2005؛ علی و همکاران، 2007).
بعضی از گزارشها نیز از وجود یک رابطه همبستگی بالا بین تجمع پرولین با افزایش تحمل به شوری حکایت میکنند (احمد و همکاران، 2010). تجمع پرولین تحت تنش شوری در گیاهان فراوانی (از هر دو گروه هالوفیت ها و گلوفیت ها) مانند ذرت (سیسک و کاکرلر، 2002)، سورگوم (دلاسردا و همکاران، 2005)، توت (هاریناسوت و همکاران، 2003) و آفتابگردان (شهباز و همکاران، 2010) مشاهده شده است. با این وجود همیشه رابطه مثبتی بین افزایش شوری و مقدار پرولین وجود ندارد. در گیاهانی مانند گوجه فرنگی (عزیز و همکاران، 1998)، سویا (موفتاه و میشل، 1987)، لوبیا (اشرف، 1989)، برنج (لوتس و همکاران، 1999) و نخود فرنگی (سانچز و همکاران، 1998) نتایج کاملا متفاوتی از نظر میزان تجمع پرولین تحت تنش شوری گزارش شده است. در این گیاهان با افزایش میزان شوری نه تنها مقدار پرولین بیشتر نمیشود بلکه کاهش نیز مییابد.
1-2-2-4- اثر شوری بر تشکیل رادیکالهای آزاد در گیاه
تنش شوری، کم آبی را بر گیاه تحمیل میکند زیرا اسمز بر پهنه وسیعی از فعالیتهای متابولیکی موثر است (مونس، 2002). این کمبود آب منجر به تشکیل گونههای فعال اکسیژن (ROS) مثل سوپراکسید، هیدروژن پراکسید، رادیکال هیدروکسیل (هالیول و گوتریج، 1985) و اکسیژن منفرد (الستنر، 1987) میشود. این گونههای فعال اکسیژن از طریق آسیب اکسیداتیو به لیپیدها (وایز و نیلور،1987)، پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک (ایملای و لین، 1988) متابولیسم طبیعی سلول را تخریب میکنند.
اولین اثر تنش شوری نتیجه عدم تعادل یونی و تنش هیپراسموتیک میباشد که به دنبال آن تنش اکسیداتیو اتفاق افتاده، تثبیت Co2 محدود میشود. در نتیجه احیای کربن در سیکل کلوین کاهش پیدا کرده اکسیده شدن NADP^+ (گیرنده الکترون فتوسنتزی) کم میشود. وقتی که فردوکسین در طول انتقال الکترون فتوسنتزی از فتوسیستم یک به اکسیژن، به شکل رادیکال سوپر اکسید کاهش مییابد، واکنشی به نام واکنشMehler انجام میشود که هدف واکنش رادیکالهای اکسیژن میباشد (کائو و همکاران، 2003).
1-2-3- نشانگرهای پروتئینی و پروتئومیک8
استفاده از نشانگرهای پروتئینی در اواسط قرن بیستم متداول گردید. مبنای کار این نشانگرها تنوع در پروتئینها میباشد. از جمله نشانگرهای پروتئینی میتوان به پروتئینهای ذخیرهای مثل زئین، گلیادین و گلوتنین اشاره کرد. یکی دیگر از انواع نشانگرهای پروتئینی ایزوزیمها هستند که فرمهای مختلف الکتروفورزی یک آنزیم را نشان میدهند. این نوع از نشانگرهای پروتئینی تغییرات در سطح فرآوردههای ژنی را به صورت هم بارز نشان میدهند. از مزایای این نشانگرها میتوان به کم هزینه بودن، تجزیه سریع دادههای حاصل از آن و چند شکلی بالای آنها در مقایسه با اکثر نشانگرهای مورفولوژیکی اشاره نمود. اگرچه این نشانگرها برخی از معایب نشانگرهای مورفولوژیکی را برطرف کردند ولی آنها نیز دارای معایبی مانند محدودیت تعداد و چند شکلی کم در بین ارقام اهلی در مقایسه با نشانگرهای DNA، پوشش ژنومی ضعیف و توزیع غیرتصادفی در ژنوم میباشند. علاوه بر این برخی از ایزوزیمها وابسته به اندام، بافت و یا مرحله رشدی گیاه بوده و تحت تأثیر تغییرات پس از ترجمه نیز قرار میگیرند. یکی از روشهای بررسی الگوهای پروتئینی مبتنی بر الکتروفورز SDS-PAGE 9میباشد که یک روش کم هزینه، سریع و تکرارپذیر در مطالعه پروتئینها است. در این روش سدیم دو دسیل سولفات (SDS) که یک شوینده آنیونی است با اتصال به پروتئینها بار طبیعی آنها را میپوشاند و بار منفی تقریباً مشابهی در این مولکولها ظاهر میسازد. بنابراین حرکت نمونهها بر اساس وزن مولکولی آن‌ها صورت میگیرد. بیشترین مورد استفاده از این سیستم تعیین وزن مولکولی پپتیدها است که با استفاده از پروتئینهای استاندارد با وزن مولکولی مشخصی میتوان وزن مولکولی پلیپپتید مجهول را تخمین زد (نقوی و همکاران، 1384). پیشرفتهایی که در زمینۀ الکتروفورز دو بعدی با قدرت تفکیک زیاد پدید آمده و تجزیه و تحلیل هم زمان هزاران پروتئین را میسر ساخته، موجب شده که نشانگرهای پروتئین جایگاه از دست رفته خود را دوباره بازیابند و به عنوان فناوری پیشتاز در عرصۀ نشانگرهای مولکولی مطرح شوند (نقوی و همکاران، 1384). پروتئومیک با فراهم ساختن دید گستردهای از پروتئینهای بیان شده در بخشهای مختلف گیاهی و شرایط محیطی مختلف، جایگاه خاصی را در مطالعات مختلف به خصوص تحقیقات مربوط به تنشهای محیطی برای خود باز کرده است (ویلکینز و همکاران، 1996). تأثیرپذیری نشانگرها از محیط که به طور معمول به عنوان یکی از محدودیتها و نمات منفی نشانگرهای مولکولی یاد میشود در مورد این نشانگرها تبدیل به برتری شده است (نقوی و همکاران، 1384).
پروتئومیک یک روش مبتنی بر تکنیک الکتروفورز دوبعدی10 است. هر پروتئین یک نقطۀ ایزوالکتریک دارد که در آن بار مثبت و منفی پروتیئن با هم برابر میشود. در الکتروفورز بعد اول از این خاصیت بهره میگیرند. ژل بعد اول را به بعد دوم که همان الکتروفورز SDS-PAGE معمولی است منتقل میکنند. در الکتروفورز بعد دوم حرکت پروتئینها در میدان الکتریکی بر اساس وزن مولکولی صورت میگیرد. با بهبود سیستمهای الکتروفورز دوبعدی، تشخیص و تعیین تعداد پروتئینها با استفاده از نرم افزارهای قوی کامپیوتری، طیف سنجی جرمی و بیوانفورماتیک، استفاده از این نشانگرهای پروتئینی چشمانداز روشنی را در پیش روی خود دارد (لیبلر، 2002).
پروتئومیک رهیافت قدرتمندی برای مطالعه تغییرات بیان پروتئینهای مختلف در پاسخ به تنشهای زیستی و غیرزیستی است (زینگ و همکاران، 2002). امروزه با توجه به پیشرفت روز افزون زیست فناوری علاوه بر ژنومیک و پروتئومیک علوم دیگری نظیر ترانسکریپتومیک11 و متابولومیک12 نیز بوجود آمده است (رابیلود و چوالت، 2002). با تکمیل پروژه ژنوم انسان مشخص شد که مکانیسم مولکولی رفتار سلولها در شرایط مختلف را نمیتوان از روی توالی ژنها پیشگویی کرد. رفتار سلولی و تمام فعالیتهایی که در سلول انجام می شود بر عهده پروتئینهاست. در واقع برای ارتباط ژنوم با رفتار سلولها باید پروتئینهای سلولی را شناسایی کرد. به کلیه پروتئینهایی که در یک سلول در یک زمان مشخص بیان میشوند، پروتئوم آن سلول گفته میشود و این پروتئوم است که فاصله بین ژنوم و مکانیسم مولکولی رفتار سلول را پر میکند. برخلاف ژنوم برای هر موجود زنده نمیتوان یک پروتئوم واحد تعریف کرد. پروتئوم سلولهای مختلف با یکدیگر متفاوتاند یعنی سلولها علاوه بر پروتئینهای ضروری که در همه انواع سلولها بیان میشوند، دارای یک سری پروتئینهای اختصاصی نیز هستند. از این رو بهتر است پروتئوم را برای هر یک از انواع سلولها تعریف نمود. با این حال پروتئوم یک نوع سلول نیز همیشه ثابت نیست. سلول در برابر شرایط مختلف محیطی و پیامهایی که از سلولهای اطراف دریافت میکند، پروتئینهای مختلفی را بیان میکند. به عبارت دیگر هر سلول تحت شرایط مختلف پروتئومهای متفاوتی دارد. بنابراین برای شناسایی سازوکارهای مولکولی رفتار سلولی و واکنشهای زیستی، لازم است پروتئینهایی که در یک سلول بیان میشود، تغییرات آنها در شرایط مختلف، عملکرد آنها و همچنین برهمکنشهای بین پروتئینهای مختلف در یک سلول، بررسی شوند. به مجموعه این بررسیها، نقشهبرداری پروتئوم یا پروتئومیک اطلاق میشود. نقشهبرداری پروتئوم یا مطالعه پروتئوم به سادگی مطالعه ژنوم نیست، زیرا پروتئینها را نمیتوان همانند DNA به روشی مشابه PCR13 تکثیر نمود. همچنین توالیهای پلی پپتیدی نمیتوانند به توالیهای اسید آمینهای مکمل خود متصل شوند. بنابراین برای مطالعهی پروتئوم باید از ابزار و روشهای ویژهای استفاده نمود. در پروتئومیک نه تنها کلیه پروتئینهایی که در یک سلول در یک شرایط مشخص بیان میشوند، بلکه عملکرد و رفتار آنها، برهمکنش بین پروتئینهای مختلف، آرایشهایی که پس از ترجمه بر روی پروتئینها ایجاد میشود و نیمه عمر آنها در سلول نیز مورد بررسی قرار میگیرد (رابیلود و چوالت، 2002). در واقع پروتئومیک از سه بخش تشکیل شده است:
مشخص کردن کلیه پروتئینهایی که در سلول بیان میشوند:
در این بخش، کلیه پروتئینهای سلول تحت یک شرایط معین (مانند حالت استراحت، رشد، تمایز، بیماری، تاثیر دارو و …) مشخص میشود. به این ترتیب میتوان پروتئینهایی که در شرایط مختلف بیان میشوند یا میزان بیان آنها تغییر می کند را شناسایی کرد و به عملکرد آنها پیبرد.
نقشهبرداری برهمکنشهای بین پروتئینی:
پروتئینها در سلول به صورت منفرد عمل نمیکنند و اغلب تاثیر خود را با همکاری پروتئینهای دیگر و برهمکنش با آنها اعمال میکنند. نمونه بارز برهمکنشهای پروتئینی در مسیر انتقال پیام و مسیرهای بیوسنتزی مشاهده میشود. با شناسایی این برهمکنشها، به طور کارآمدتری میتوان عمل کرد و رفتار پروتئینها را مشخص کرد.
نقشهبرداری آرایشهای پروتئینی:
اغلب پروتئینها پس از ترجمه متحمل آرایشهای مختلفی مانند گلیکوزیله شدن، متیله شدن، استیله شدن، فسفریله شدن و … میشوند. این آرایشها بر فعالیت و عملکرد پروتئینها، همچنین ساختار فضایی، پایداری و نیمه عمر آنها تاثیر میگذارد. شناسایی این آرایشها، تاثیر آنها بر عملکرد پروتئینها و شرایطی که منجر به این آرایشها میشود، به شناخت رفتار و عملکرد پروتئینها کمک میکند. برای مشخص کردن پروتئینهایی که در سلول بیان میشود از کتابخانههای cDNA14 برای انواع مختلف سلولهای بدن استفاده شده است. اما برای مطالعه پروتئوم سلولها نمیتوان از کتابخانههای cDNA استفاده کرد. کتابخانههای cDNA فقط بیانگر کلیه mRNAهای بیان شده در یک سلول (ترانسکریپتوم) میباشد. ولی ترانسکریپتوم یک سلول مساوی با پروتئوم سلول نیست، زیرا بیان ژنها در سطح ترجمه نیز تنظیم میشود و ممکن است از روی یک ژن یک نوع mRNA ساخته شود ولی بدلیل تنظیم در سطح ترجمه، هرگز یک نوع پروتئین بیان نشود. همچنین میزان پروتئینهای مختلف در سلول تحت کنترل سیستم



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید