Bioinformatical Analyses of cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD) proteins from higher plant species

Authors : Fırat KURT, Ertuğrul FİLİZ

Pages : 26-38

Doi:10.17798/bitlisfen.462778

View : 17 | Download : 15

Publication Date : 2019-03-12

Article Type : Research Paper

Abstract :Sinamil alkol dehidrogenaz (CAD) (EC 1.1.1.195) lignin ve lignin üretimindeki öncül çeşitli fenil propenil aldehit türevlerinin indirgenmesinde görev alan bir enzimdir. Türlere özgü olan CAD genleri, son yıllarda önemli derecede tanımlanmıştır. Bu çalışmada CAD genlerinin (enzim veya proteinlerinin) bioinformatik araçlar kullanılarak karakterize edilip, sınıflandırılması amaçlanmıştır. 16 farklı bitki türünden elde edilen CAD nükleotit ve amino asit dizileri fizyolojik özellikler, filogenetik ve korunmuş motif bölgelerinin karşılaştırılması için kullanılmıştır. Bu amaçla CAD proteinlerinin sekans, filojenik ve yapısal analizleri çeşitli sunucular yardımıyla yapılmıştır. Bütün incelenen CAD dizilerinin alkol dehidrogenaz (PF08240) ve çinko bağlayıcı dehidrogenaz domainlerine sahip oldukları gözlenmiştir (PF00107). Fizyokimyasal analiz sonuçlarına göre, CAD’lerin önemli bir kısmının (%81,25’i) asidik karakterde olduğu gözlenmiştir. Bu proteinlerin amino asit uzunlukları (aa) ve moleküler ağırlıklarının (kDa) 356 -367 ve 38,6-40,5 arasında sırasıyla değişmekte olduğu belirlenmiştir. Dizi benzerlikleri en yüksek Sorghum bicolorile Zea mays (%95,3), Panicum virgatum ile Sorghum bicolor (%90,9) ve Oryza sativa  ile Zea mays (% 87,1) arasında bulunmuştur. İncelenen CAD genlerinin intron ve ekzon yapıları birbirlerinden  farklılık göstermiş olduğu ve ekzon sayılarının iki ve altı arasında değiştiği belirlenmiştir. Çalışmadaki tek çenekli  türler olan S. bicolor, P. virgatum, Z. mays, ve O. sativa’nın dört ekzona sahip olduğu; Brachypodium  distachyon’un ise sadece iki ekzona sahip olduğu gözlenmiştir. Filogenetik analiz neticesinde CAD proteinlerinin  sadece iki ana gruba ayrıldığı saptanmış; en yüksek bootstrap değerleri sırasıyla şu şekilde bulunmuştur: Fragaria vesca-Prunus persica grubu (%100), Glycine max-Medicago truncatula (%81), and S. bicolor-Z. mays (%72). İncelenen CAD’lerin 3 boyutlu analizlerine göre, Oryza ve Vitis CAD’leri, araştırmadaki diğer bitki CAD’lerinden en fazla ayrılma göstermiştir. Son olarak bu çalışmadaki veriler, farklı bitkilerdeki CAD genleri veya proteinlerinin tanımlanması ve değerlendirmesini amaçlayan yeni çalışmalara katkı sağlayacaktır.
Keywords : 3 boyutlu yapı, Sinamil Alkol Dehidrogenaz CADler, karşılaştırmalı filogenetik, bilgisayar simülasyonlu analiz