- همه نشریات
- نشریات علمی سازمان تحقیقات، آموزش و ترویچ کشاورزی
- مجلات ترویجی سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی
- سایر نشریات سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی
- نشریات علمی انجمن ها
- علوم آب و خاک
- علوم اقتصاد و ترویج کشاورزی
- علوم جنگل, مرتع و آبخیزداری
- علوم دامی و شیلات
- علوم زراعی و باغی
- علوم گیاهپزشکی
- علوم مهندسی و مکانیزاسیون کشاورزی
- نشریات با زبان انگلیسی
- نشریات با زبان فارسی
- نشریات دانشگاه آزاد اسلامی
- نشریات علمی
پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 283 |
| تعداد نشریات سازمان | 81 |
| تعداد شماره‌ها | 2,729 |
| تعداد مقالات | 31,077 |
| تعداد مشاهده مقاله | 28,806,409 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 16,319,100 |
Bioinformatics Analysis of Upstream Region and Protein Structure of Fungal Phytase Gene | ||
| Archives of Razi Institute | ||
| مقاله 8، دوره 73، شماره 3، آذر 2018، صفحه 229-237 اصل مقاله (419.62 K) | ||
| نوع مقاله: Short Communication | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ari.2017.109655.1115 | ||
| نویسندگان | ||
| M. Gholizadeh* 1؛ M.R. Nassiry2؛ M. R. Saberi3؛ A. A. Haddad-Mashadrizeh4 | ||
| 1Department of Animal Sciences, Faculty of Animal and Food Sciences, Khuzestan Ramin Agriculture and Natural Resources University, Mollasani, Ahvaz, Iran | ||
| 2Department of Genetics, Faculty of Animal Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran | ||
| 3Department of Medical Chemistry, School of Pharmacy, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran | ||
| 4Cell and Molecular Biotechnology Research Group, Institute of Biotechnology, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran | ||
| چکیده | ||
| Phytase increases the bioavailability of phytate phosphorus in seed-based animal feeds and reduces the phosphorus pollution of animal waste. Since most animal feeds for pellets are heated up to 65-80 °C, the production of a thermostable structure for phytase can be useful. In this study, we sought to perform bioinformatics analysis of the upstream region and protein structure of fungal phytase to improve its expression and thermostability properties. We used bioinformatics methods such as similarity search, multiple alignment, statistical analysis of physicochemical properties of amino acids, pattern recognition, and protein modeling to find out the effective factors in heat resistance of phytase. Change in Gibbs free energy (ΔG) of the best pattern promoter resulting from the interaction between RNA polymerase and the promoter sequences of modified genes of phytase was equal to -9 kcalmol-1, which is lower compared to other interactions. The evaluation of the three-dimensional structure of new phytases showed that amino acid substitutions aimed at improving thermostability did not change the form and structure of the protein. The results of Prochek, Whatcheck, and ERRAT for structural analysis and verification were 84, 72, and 70, respectively, that were satisfactory. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| Fungal Phytase؛ Bioinformatics؛ Homology Modelling؛ Molecular Docking؛ Upstream Region Analysis | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی نواحی بالادست ژن و ساختار پروتئین فیتاز قارچی | ||
| نویسندگان [English] | ||
| مریم قلی‌زاده1؛ محمدرضا نصیری2؛ محمدرضا صابری3؛ علی‌اکبر حداد مشهدریزه4 | ||
| 1گروه علوم دامی، دانشکده علوم غذایی و جانوری، دانشگاه منابع طبیعی و کشاورزی رامین خوزستان، اهواز، ایران | ||
| 2گروه ژنتیک، دانشکده علوم دامی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران | ||
| 3گروه شیمی پزشکی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران | ||
| 4گروه تحقیقاتی بیوتکنولوژی سلولی و مولکولی، موسسه بیوتکنولوژی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران | ||
| چکیده [English] | ||
| فیتاز آنزیمی است که به طور اختصاصی بر روی فیتات عمل می‌کند و با شکستن آن فسفر را آزاد و به فرم دردسترس برای حیوان در می‌آورد. یک راه موثر برای افزایش دسترسی به فسفر در خوراک حیوانات که مبتنی بر دانه است استفاده از فیتاز به عنوان مکمل می‌باشد. از آنجا که اکثرا خوراک حیوانات برای پلت شدن تا دمای 65-85 درجه سانتیگراد حرارت می‌بینند بنابراین تولید یک ساختار مقاوم به حرارت برای فیتاز می تواند مفید باشد. هدف از این مطالعه تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی ناحیه بالادست و ساختار پروتئینی ژن فیتاز قارچی به منظور بهبود ویژگی‌های بیان و مقاومت گرمایی است. روش‌های بیوانفورماتیکی مانند جستجوی شباهت، هم‌ترازی چندگانه، تجزیه و تحلیل آماری خواص فیزیکوشیمیایی اسیدهای آمینه، شناسایی الگو و مدل سازی پروتئین برای پیدا کردن عوامل موثر بر مقاومت در برابر حرارت فیتاز بود. ما همچنین برهمکنش RNA پلی‌مراز با توالی راه‌انداز ژن اصلاح شده فیتاز را برای رسیدن به بهترین الگوی راه‌انداز که قادر به بیان پروتئین فیتاز مقاوم به حرارت باشد را مورد مطالعه قرار دادیم. ارزیابی ساختار سه بعدی فیتاز جدید نشان داد که جایگزینی اسید آمینه به منظور بهبود مقاوت حرارتی، شکل و ساختار پروتئین را تغییر نداده است. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| فیتاز قارچی, بیوانفورماتیک, مدل سازی همسانی, چفت مولکولی, تجزیه و تحلیل نواحی بالادست | ||
| مراجع | ||
|
Abreu, E.F., Aragão, F.J., 2007. Isolation and characterization of a myo-inositol-1-phosphate synthase gene from yellow passion fruit (Passiflora edulis f. flavicarpa) expressed during seed development and environmental stress. Ann Bot 99, 285-292.
Antequera, F., 2003. Structure, function and evolution of CpG island promoters. CMLS 60, 1647-1658.
Berka, R.M., Rey, M.W., Brown, K.M., Byun, T., Klotz, A.V., 1998. Molecular characterization and expression of a phytase gene from the thermophilic fungus Thermomyces lanuginosus. Appl Environ Microbiol 64, 4423-4427.
Bischof, J.C., He, X., 2006. Thermal stability of proteins. Ann N Y Acad Sci 1066, 12-33.
Blundell, T., Elliott, G., Gardner, S., Hubbard, T., Islam, S., Johnson, M., et al., 1989. Protein engineering and design. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences 324, 447-460.
Boder, E.T., 2012. Protein engineering: tighter ties that bind. Nature 484, 463-464.
Bortoluzzi, S., Coppe, A., Bisognin, A., Pizzi, C., Danieli, G.A., 2005. A multistep bioinformatic approach detects putative regulatory elements in gene promoters. BMC bioinformatics 6, 121.
Brewster, R.C., Jones, D.L., Phillips, R., 2012. Tuning promoter strength through RNA polymerase binding site design in Escherichia coli. PLoS Comput Biol 8, e1002811.
Cao, Y., Jiao, R., Xia, Y., 2012. A strong promoter, PMagpd, provides a tool for high gene expression in entomopathogenic fungus, Metarhizium acridum. J Biotechnol Lett 34, 557-562.
Corrêa, T.L.R., de Queiroz, M.V., de Araújo, E.F., 2015. Cloning, recombinant expression and characterization of a new phytase from Penicillium chrysogenum. J Microbiol Res 170, 205-212.
Deaton, A.M., Bird, A., 2011. CpG islands and the regulation of transcription. Genes Dev 25, 1010-1022.
Deschênes, A., Sourial, E., 2007. Ligand Scaffold Replacement using MOE Pharmacophore Tools. J. Chem. Comp. Group.
D'haeseleer, P., 2006. What are DNA sequence motifs? Nature biotechnology 24, 423-425.
Emanuelsson, O., Brunak, S., Von Heijne, G., Nielsen, H., 2007. Locating proteins in the cell using TargetP, SignalP and related tools. Nature protocols 2, 953-971.
Finn, RD., Attwood, T.K., Babbitt, P.C., Bateman, A., Bork, P., Bridge, A.J., Chang, H.Y and et al., 2017. InterPro in 2017-beyond protein family and domain annotations. Nucleic Acids Res. Vol 4;45(D1):D190-D199. PubMed PMID: 27899635
Gasteiger, E., Hoogland, C., Gattiker, A., Duvaud, S.e., Wilkins, M.R., Appel, R.D., et al., 2005. Protein identification and analysis tools on the ExPASy server, Springer.
Gupta, A., Gandhimathi, A., Sharma, P., Jayaram, B., 2007. ParDOCK: An all atom energy based Monte Carlo docking protocol for protein-ligand complexes. Protein Pept Lett 14, 632-646.
Hackenberg, M., Barturen, G., Carpena, P., Luque-Escamilla, PL., Previti, C., Oliver, JL., 2010. Prediction of CpG-island function: CpG clustering vs. sliding-window methods. BMC Genomics. Vol 26;11:327. doi: 10.1186/1471-2164-11-327. PubMed PMID:20500903.
Haefner, S., Knietsch, A., Scholten, E., Braun, J., Lohscheidt, M., Zelder, O., 2005. Biotechnological production and applications of phytases. Appl. Microbiol. Biotechnol 68, 588-597.
Hemmerich, J., Rohe, P., Kleine, B., Jurischka, S., Wiechert, W., Freudl, R., Oldiges, M., 2016. Use of a Sec signal peptide library from Bacillus subtilis for the optimization of cutinase secretion in Corynebacterium glutamicum. Microb Cell Fact. Vol 7;15(1):208. PubMed PMID: 27927208; PubMed Central PMCID: PMC5142396.
Hendrix, DA., Hong, J.W., Zeitlinger, J., Rokhsar, D.S., Levine, M.S., 2016. Promoter elements associated with RNA Pol II stalling in the Drosophila embryo. Proc Natl Acad Sci U S A. Vol 3;105(22):7762-7.
Jones, P., Binns, D., Chang, H.-Y., Fraser, M., Li, W., McAnulla, C., et al., 2014. InterProScan 5: genome-scale protein function classification. Bioinformatics 30, 1236-1240.
King, D.C., Taylor, J., Zhang, Y., Cheng, Y., Lawson, H.A., Martin, J., et al., 2007. Finding cis-regulatory elements using comparative genomics: some lessons from ENCODE data. Genome Res 17, 775-786.
Konga, S.L., Abdullaha, S.N.A., Hoc, C.L., Amiruddind, M.D., 2016. Molecular cloning, gene expression profiling and in silico sequence analysis of vitamin E biosynthetic genes from the oil palm. J Plan Gene 5, 100–108.
Lim, Young-Yi., Eun-Ha, Park., Ji-Hye, Kim., Seung-Moon, Park., Hyo-Sang, Jang., Youn-Je, Park., Sewang, Yoon., Moon-Sik, Yang., Dae-Hyuk, Kim., 2001. Enhanced and Targeted Expression of Fungal Phytase in Saccharomyces cerevisiae. Journal of Microbiology and Biotechnology. 11, 915-92.
Lin, H., Chen, W., 2011. Prediction of thermophilic proteins using feature selection technique. J Microbiol Methods 84, 67-70.
Liu, F., Zhang, X., Lu, C., Zeng, X., Li, Y., Fu, D., et al., 2015. Non-specific lipid transfer proteins in plants: presenting new advances and an integrated functional analysis. J Exp Bot 313.
Liu, Wan. Jing, Lv, Hai. zhou., He, Liu., Song, Jing.yuan., Sun, Chao., Luo, Hong.mei., Chen, Shi.lin., 2016. Cloning and Bioinformatic Analysis of HMGS and HMGR Genes from Panax notoginseng. J Chinese Herb Med 8, 344-351.
Lis, M., Walther, D., 2016. The orientation of transcription factor binding site motifs in gene promoter regions: does it matter?. BMC Genomics 17, 310.
Lum, G., Min, X.J., 2011. FunSecKB: the fungal secretome knowledgebase. Database 2011, bar001.
Lum, G., Min, X.J., 2011. FunSecKB: the fungal secretome knowledgebase. Database 2011, bar001.
Marlida, Y., Delfita, R., Adnadi, P., Ciptaan, G., 2010. Isolation, characterization and production of phytase from endophytic fungus its application for feed. Pak J Nutr 9, 471-474.
Marr, M.T., Roberts, J.W., Brown, S.E., Klee, M., Gussin, G.N., 2004. Interactions among CII protein, RNA polymerase and the λ PRE promoter: contacts between RNA polymerase and the–35 region of PRE are identical in the presence and absence of CII protein. Nucleic Acids Res 32, 1083-1090.
Minetoki, T., Tsuboi, H., Koda, A., Ozeki, K., 2003. Development of high expression system with the improved promoter using the cis-acting element in Aspergillus species. J Biol Macromol 3, 89-96.
Mudge, S.R., Smith, F.W., Richardson, A.E., 2003. Root-specific and phosphate-regulated expression of phytase under the control of a phosphate transporter promoter enables Arabidopsis to grow on phytate as a sole P source. J Plant Sci 165, 871-878.
Mullaney, E.J., Locovare, H., Sethumadhavan, K., Boone, S., Lei, X.G., Ullah, A.H., 2010. Site-directed mutagenesis of disulfide bridges in Aspergillus niger NRRL 3135 phytase (PhyA), their expression in Pichia pastoris and catalytic characterization. Appl Microbiol Biotechnol 87, 1367-1372.
Ohler, U., Niemann, H., 2001. Identification and analysis of eukaryotic promoters: recent computational approaches. Trends Genet 17, 56-60.
Pagni, M., Ioannidis, V., Cerutti, L., Zahn-Zabal, M., Jongeneel, C.V., Hau, J., et al., 2007. MyHits: improvements to an interactive resource for analyzing protein sequences. Nucleic Acids Res 35, W433-W437.
Petersen, T.N., Brunak, S., von Heijne, G., Nielsen, H., 2011. SignalP 4.0: discriminating signal peptides from transmembrane regions. Nat Methods 8, 785-786.
Pontius, J., Richelle, J., Wodak, S.J., 1996. Deviations from standard atomic volumes as a quality measure for protein crystal structures. J Mol Biol 264, 121-136.
Promdonkoy, P., Tang, K., Sornlake, W., Harnpicharnchai, P., Kobayashi, RS., Ruanglek, V., Upathanpreecha, T., Vesaratchavest, M., Eurwilaichitr, L., Tanapongpipat, S., 2008. Expression and characterization of Aspergillus thermostable phytases in Pichia pastoris. FEMS Microbiol Lett 290, 18-24.
Sarda, S., Das, A., Vinson, C., Hannenhalli, S., 2017. Distal CpG islands can serve as alternative promoters to transcribe genes with silenced proximal promoters. Genome Res 27, 553-566.
Setny, P., Bahadur, R.P., Zacharias, M., 2012. Protein-DNA docking with a coarse-grained force field. BMC bioinformatics 13, 228.
Shahmuradov, I.A., Solovyev, V.V., 2015. Nsite, NsiteH and NsiteM computer tools for studying transcription regulatory elements. Bioinformatics 31, 3544-5.
Shaikh, S.A., Jayaram, B., 2007. A Swift All-Atom Energy-Based Computational Protocol to Predict DNA− Ligand Binding Affinity and Δ T m. J Med Chem 50, 2240-2244.
Sharif, J., Endo, T.A., Toyoda, T., Koseki, H., 2010. Divergence of CpG island promoters: a consequence or cause of evolution? Dev Growth Differ 52, 545-554.
Teng, S., Srivastava, A.K., Wang, L., 2010. Sequence feature-based prediction of protein stability changes upon amino acid substitutions. BMC Genet 11, S5.
Tran, T.T., Mamo, G., Mattiasson, B., Hatti-Kaul, R. A., 2010. Thermostable phytase from Bacillus sp. MD2: cloning, expression and high-level production in Escherichia coli. J Ind Microbiol Biotechnol 37, 279-87.
Wasserman, W.W., Sandelin, A., 2004. Applied bioinformatics for the identification of regulatory elements. Nat Rev Genet 5, 276-287.
Yao, M.Z., Zhang, Y.H., Lu, W.L., Hu, M.Q., Wang, W., Liang, A.H., 2012. Phytases: crystal structures, protein engineering and potential biotechnological applications. J Appl Microbiol 112, 1-14. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,066 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 558 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب