Ayçiçeği bitkisinde ısı şoku proteini ve ısı şoku faktörü genlerinin özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Isı şoku proteinleri (Hsp) canlıların gelişimini ve canlılığını sürdürebilmesi için hayati öneme sahip protein ailesidir. Yüksek sıcaklık, tuzluluk, kuraklık gibi abiyotik stres koşulları karşısında bu proteinlerin ekspresyon seviyeleri artmaktadır. Bu çalışmada ayçiçeği bitkisindeki ısı şoku proteinleri (Hsp) ve ısı şoku faktötleri (HSF) gen aileleri biyoinformatik analizler ile belirlenmiş ve incelenmiştir. Ayrıca belirlenen bu genlerin, ayçiçeği çeşitlerinde yüksek sıcaklık, kuraklık ve yüksek sıcaklık-kuraklık kombine stres koşulları altında gen ifade analizleri yapılmıştır. Ayçiçeği genomunda HSF ailesine ait 88 gen, sHsp gen ailesine ait 72 gen, Hsp40 ailesine ait 192 gen, Hsp60 ailesine ait 52 gen, Hsp70 ailesine ait 85 gen, Hsp90 ailesine ait 49 gen ve Hsp100 ailesine ait 148 gen tespit ve analiz edilmiştir. Proteinlere ait motif yapılarının aynı filogenetik ağaçta yer alan proteinler için benzer olduğu belirlenmiştir. Proteinlere ait üç boyutlu yapı tahminlemesinde HansHsp hariç, tamamında α-sarmal yapının baskın olduğu gözlenmiştir. Gen ontoloji analizinde Hsp genlerinin çoğunlukla bağlanma moleküler fonksiyonuna sahip olduğu; hücresel ve metabolik süreçlerde görev aldığı ve hücrenin sitozol ve organeller olmak üzere birçok bölgesinde yer aldığı saptanmıştır. Yüksek sıcaklık, kuraklık ve yüksek sıcaklık-kuraklık kombine stres koşullarında 0.; 0,5.; 1. ve 2. saatlerde toplanan yaprak örneklerinin gen ifade seviyelerine gerçek zamanlı PZR ile bakılmıştır. Stres koşullarında genellikle ilk yarım ve birinci saatlerde gen ifadelerinde artış görülmüştür. HanHSF-45 ve HanHsp70-29 genleri ifadelerinin, hem yüksek sıcaklık hem de yüksek sıcaklık-kuraklık kombine stres koşullarında çalışılan her iki ayçiçeği çeşidinde de artış gösterdiği ve bu streslere karşı potansiyel markör genler olabileceği düşünülmektedir. Çalışmamız, hayati bir öneme sahip olan ısı şoku faktörü ve ısı şoku proteinlerinin yapısının, organizasyonunun, evriminin ve gen ifade analizlerinin anlaşılması açısından önem arz etmektedir. Ayrıca gelecekte yaşanması muhtemel tarım ürünleri ile ilgili problemlere karşı yeni bakış açıları kazandıracaktır.