Phân tích tương tác protein và mức độ biểu hiện giữa các yếu tố nhân y ở cây sắn (Manihot esculenta crantz.) bằng công cụ tin sinh học

Nhân tố phiên mã yếu tố nhân Y (NF-Y) tham gia vào nhiều quá trình sinh học trong sinh vật nhân chuẩn. Trong nghiên cứu này, khả năng tương tác giữa các tiểu phần NF-Y, cũng như tương quan biểu hiện của NF-Y với các nhân tố phiên mã khác được phân tích trên cây sắn (Manihot esculenta Crantz.).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích tương tác protein và mức độ biểu hiện giữa các yếu tố nhân y ở cây sắn (Manihot esculenta crantz.) bằng công cụ tin sinh học BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM - HỘI NGHỊ KHOA HỌC QUỐC GIA LẦN THỨ 4 DOI: 10.15625/vap.2020.00053 PHÂN TÍCH TƯƠNG TÁC PROTEIN VÀ MỨC ĐỘ BIỂU HIỆN GIỮA CÁC YẾU TỐ NHÂN Y Ở CÂY SẮN (Manihot esculenta Crantz.) BẰNG CÔNG CỤ TIN SINH HỌC *Lê Thị Ngọc Quỳnh Tóm tắt: Nhân tố phiên mã yếu tố nhân Y (NF-Y) tham gia vào nhiều quá trình sinh học trong sinh vật nhân chuẩn. Nghiên cứu về tương tác protein - protein và mức độ biểu hiện gen tương quan lẫn nhau giữa NF-Y với các nhận tố phiên mã khác có ý nghĩa quan trọng trong việc dự đoán chức năng gen. Trong nghiên cứu này, khả năng tương tác giữa các tiểu phần NF-Y, cũng như tương quan biểu hiện của NF-Y với các nhân tố phiên mã khác được phân tích trên cây sắn (Manihot esculenta Crantz.). Trong đó, các dạng kết hợp tạo nên dạng tam hợp giữa các tiểu phần MeNF-Y gồm MeNF-YA9/MeNF-YB8/MeNF-YC12, MeNF-YC9, MeNF- YC8 hay MeNF-YC2. Các tương tác protein có tỷ số dự đoán cao nhất đều thuộc nhóm tương tác giữa MeNF-YB và MeNF-YC, tương tự như kết quả đã được công bố trên nhiều loài thực vật khác. Khai thác dữ liệu hệ phiên mã của sắn trên nhiều mẫu mô cơ quan khác nhau đã cho thấy MeNF-YA9 có mối tương quan với gen CONSTANS 1 (MeCO1). Kết quả của nghiên cứu này đã mở ra nhiều dẫn liệu quan trọng cho các hướng nghiên cứu chức năng của MeNF-Y trong các quá trình sinh học của thực vật. Từ khóa: Biểu hiện gen, cây sắn, nhân tố phiên mã, tương tác protein, yếu tố nhân Y. 1. MỞ ĐẦU Yếu tố nhân Y (NF-Y) đã được biết đến là protein hoạt hóa nhân heme hay yếu tố liên kết với hộp CCAAT, nhân tố điều hòa phiên mã có mặt ở hầu hết các loài sinh vật nhân thực. Nhân tố điều hòa phiên mã NF-Y bảo toàn chứa 3 tiểu phần, NF-YA/B/C (Nardini et al., 2013). Các tiểu phần này chứa trình tự đặc hiệu liên kết với yếu tố cis, hộp CCAAT có mặt ở vùng promoter của sinh vật nhân thực (Nardini et al., 2013). Một tiểu phần NF-Y đơn độc không thể tham gia điều hòa phiên mã. Các tiểu phần chỉ có thể thực hiện được chức năng khi ở dạng nhị hợp hoặc tam hợp (Zhao et al., 2017). Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng một vài nhân tố phiên mã có thể kết hợp với dạng nhị hợp NF-YB-YC để tạo thành dạng tam hợp NF-YB-YC-TF thay thế cho dạng tam hợp truyền thống là NF- YB-YC-YA. Cả 2 dạng tam hợp này đều có thể liên kết với vùng promoter của gen đích để tham gia điều hòa biểu hiện gen (Zhao et al., 2017). Cụ thể, để điều hòa thời gian ra hoa của Arabidopsis thaliana, CONSTANS (CO) và tiểu phần NF-YA đều có thể gắn với phức hợp NF-YB-YC để liên kết với promoter của gen FLOWER LOCUS T (FT). Trong nhiều loài thực vật, biểu hiện gen CO và NF-YA cũng được chỉ ra có mối tương quan để Trường Đại học Thủy lợi Email: ngocquynhle@tlu.edu.vn 424 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM hình thành nên dạng tam hợp NF-YB-YC-CO hoặc NF-YB-YC-YA điều hòa phiên mã FT (Quan et al., 2018; Zhao et al., 2017). Trong các công bố gần đây, ngày càng nhiều các gen NF-Y được nghiên cứu trong các cây nông nghiệp có giá trị cao như đậu tương (Glycine max (L.) Merr.), cà chua (Solanum lycopersicum L.), Citrus sinensis (L.) Osbeck and citrus clementina Hort ex Tan, lúa mì (Triticum aestivum L.) hay sắn (Manihot esculenta Crantz.) (Quach et al., 2015; Li et al., 2016; Chu Đức Hà, 2017; Duc Ha Chu, 2017; Chu Đức Hà, 2019). Các gen NF-Y tham gia vào nhiều quá trình phát triển ở thực vật, cũng như tham gia vào các quá trình phản ứng sinh lý của cây như quang hợp, chống chịu lại các điều kiện bất lợi (Liu & Howell, 2010). Sắn là cây có giá trị kinh tế cao trong nông nghiệp. Đặc biệt, tại Việt Nam, sắn là cây trồng được ưu tiên phát triển của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Trong các nghiên cứu gần đây, các họ gen mã hóa cho lần lượt 3 tiểu phần NF-YA/YB/YC ở sắn đã được công bố (Chu Đức Hà, 2017; Duc Ha Chu, 2017; Chu Đức Hà, 2019). Tuy nhiên, chưa có công bố về tương tác tiềm năng giữa các tiểu phần NF-Y ở sắn. Dữ liệu hệ phiên mã của sắn ở điều kiện thường đã được công bố. Tuy vậy hiện cũng chưa có phân tích về mức độ biểu hiện khác nhau giữa các thành viên NF-Y tiềm năng và mức độ biểu hiện của gen FT và CO, là các gen có biểu hiện theo quang chu kỳ, cũng như tham gia điều khiển thời gian ra hoa của cây. Trong nghiên cứu này, dựa vào trình tự các NF-Y đã được công bố ở sắn, tương tác protein giữa các tiểu phần để hình thành nên dạng nhị hợp, tam hợp được dự đoán. Thêm vào đó, mức độ biểu hiện gen NF-Y, CO và FT được phân tích để tìm ra mối liên hệ tương quan lẫn nhau. Nghiên cứu này góp phần tăng cường hiểu biết về mối tương tác protein giữa các tiểu ...