KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Kommagene Biyoloji Dergisi / 2020 / Cilt: 4 Sayı: 2

Bilgisayar Ortamında Bir Çalışma: BOR1-tipi Bor (B) Taşıyıcılarının Patateste (S. tuberosum) Çeşitli Stresler Altında İşlevsel Olarak Tanımlanmamış Küçük Bir Protein Grubuyla Etkileşimi

An In-Silico Study: Interaction of BOR1-type Boron (B) Transporters with A Small Group of Functionally Unidentified Proteins Under Various Stresses in Potato (Solanum tuberosum)

Firat Kurt(MUŞ ALPARSLAN ÜNİVERSİTESİ)0000-0003-0172-1953
Adnan Aydın(IĞDIR ÜNİVERSİTESİ, IĞDIR ZİRAAT FAKÜLTESİ)0000-0002-8284-3751
Sayfa
134–139
Yayın Tarihi
2020-12-31
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Sonuç olarak, BOR1 transporter olarak belirlenen beş transporterın en fazla Benzothiadiazole (BTH) uygulamasında eksprese edildiği bulunmuştur. 24950 genin 0.99 korelasyon katsayısı ve bir kat ve üzeri eşik değeri dikkate alınarak oluşturulan beş BOR1 geninin, patojenlere karşı bir savunma proteini olan Heparanase 1 ve fonksiyonel olarak tanımı yapılmamış üç farklı genle ko-eksprese edildiği saptanmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bor (B) bitki metabolizması için önemli bir mikroelementtir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bitkilerde B taşınımında rol oynayan farklı taşıyıcılar bulunmaktadır.
💡
Sonuç & Katkı:Sonuç olarak, BOR1 transporter olarak belirlenen beş transporterın en fazla Benzothiadiazole (BTH) uygulamasında eksprese edildiği bulunmuştur. 24950 genin 0.99 korelasyon katsayısı ve bir kat ve üzeri eşik değeri dikkate alınarak oluşturulan beş BOR1 geninin, patojenlere karşı bir savunma proteini olan Heparanase 1 ve fonksiyonel olarak tanımı yapılmamış üç farklı genle ko-eksprese edildiği saptanmıştır.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:BOR1 tipi taşıyıcılar · Bor · P. infestans

Özet

Bor (B) bitki metabolizması için önemli bir mikroelementtir. Bitkilerde B taşınımında rol oynayan farklı taşıyıcılar bulunmaktadır. Bu çalışmada patates ( Solanum tuberosum ) bitkisindeki BOR1 tipi B taşıyıcıları biyoinformatiksel yaklaşımlarla belirlenmiş ve karakterize edilmiştirler. On BOR1 taşıyıcısından beş tanesi (StBOR1-2,4,5, ve 10) transkriptomik veri seti içerisinde bulunmuştur. Ekspresyon ısı haritası ve ko-ekspresyon veri ağları belirlenen beş proteine göre yapılmıştır. Sonuç olarak, BOR1 transporter olarak belirlenen beş transporterın en fazla Benzothiadiazole (BTH) uygulamasında eksprese edildiği bulunmuştur. 24950 genin 0.99 korelasyon katsayısı ve bir kat ve üzeri eşik değeri dikkate alınarak oluşturulan beş BOR1 geninin, patojenlere karşı bir savunma proteini olan Heparanase 1 ve fonksiyonel olarak tanımı yapılmamış üç farklı genle ko-eksprese edildiği saptanmıştır. Aynı zamanda StBOR1-4 ve StBOR1-8’nin Heparanase 1, PGSC0003DMT400010798, ve PGSC0003DMT400030256 proteinleri ile çapraz iletişimi bulunmuştur. Genel olarak, StBOR1-8 B alımın, bitki sinyal ve savunma mekanizmasının düzenlenmesinde anahtar bir rol oynadığı görülmektedir. StBOR1 genlerinin moleküler fonksiyonlarına ışık tutmak için yapılan Gen Ontolojisi (GO) analizine göre üç farklı demet meydana gelmiştir. Benzerlik ağı analizine göre StBOR1-10’un, bu çalışmada incelenen diğer StBOR1 genelerine göre çok daha farklı biyolojik proseslerde yer alabileceği görülmüştür. Bu çalışmada StBOR1 taşıyıcıları ile etkileşen ve fonksiyonu bilinmeyen üç proteinin biyotik stres altında incelenmesi ileriki çalışmalarda yapılabilir. Özellikle, PGSC0003DMT400025924 geni bitki bağışıklık sisteminin bir parçası olabilir. Ayrıca, bu proteinlerinin B alınımı ve depolanma mekanizmasındaki rolleri gelecek araştırmalarda ele alınabilir.

Abstract

Boron (B) is an important micro element for plant metabolism. There are several transporters having a role in B transport in plants. In this study, BOR1-type B transporters in potato ( Solanum tuberosum ) was identified and characterized through bioinformatical approaches. The five out of 10 identified BOR1 transporters (StBOR1-2,4,5, and 10) were found in the transcriptomic data. The expression heat map and co-expression networks were constructed with these identified proteins. Results showed that these identified five transporters were expressed more under Benzothiadiazole (BTH) compared to other treatments. The co-expression networks of five B transporters, constructed using 24,950 genes at 0.99 correlation coefficient with expression threshold above one fold change, showed that three B transporters were co-expressed with three functionally unknown proteins and Heparanase 1, a defense protein against pathogens. Also, StBOR1-4 and StBOR1-8 were found to crosstalk with Heparanase 1, PGSC0003DMT400010798, and PGSC0003DMT400030256 proteins. Generally, StBOR1-8 appears to be a key player regulating B and plant signal and on the defense mechanism. The Gene Ontology (GO) analysis, conducted for prediction of molecular functions of B transporters, resulted in three different clusters. Similarity Network analysis showed that StBOR1-10 may be involved in more different biological processes compared to the rest of the studied StBOR1 transporters. The identified three unknown proteins interacting with BOR1-type transporters can be further investigated under biotic stress. Particularly, PGSC0003DMT400025924 gen may be a component of plant immunity system. Moreover, roles of three mentioned proteins in B uptake and accumulation mechanism can be considered for future research.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Kurt, F., Aydın, A. (2020). Bilgisayar Ortamında Bir Çalışma: BOR1-tipi Bor (B) Taşıyıcılarının Patateste (S. tuberosum) Çeşitli Stresler Altında İşlevsel Olarak Tanımlanmamış Küçük Bir Protein Grubuyla Etkileşimi. Kommagene Biyoloji Dergisi, Cilt: 4 Sayı: 2, 134–139. https://doi.org/10.31594/commagene.798805

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (37)

  1. Afgan, E., Baker, D., van den Beek, M., Blankenberg, D., Bouvier, D., Čech, M.,.& Goecks, J. (2016). The Galaxy platform for accessible, reproducible and collaborative biomedical analyses: 2016 update. Nucleic Acids Research, 44, W3–W10. https://doi.org/10.1093/nar/gkw343
  2. Consortium EUC 3 AGS, Research TI for G, Institute KDNAR (2000). Sequence and analysis of chromosome 3 of the plant Arabidopsis thaliana. Nature, 408, 820–823. https://doi.org/10.1038/35048706
  3. Consortium, T.U. (2019). UniProt: A worldwide hub of protein knowledge. Nucleic Acids Research, 47, D506–D515. https://doi.org/10.1093/nar/gky1049
  4. Delaunois, B., Colby, T., Belloy, N., Conreux, A., Harzen, A., Baillieul, F.,. & Cordelier, S. (2013). Large-scale proteomic analysis of the grapevine leaf apoplastic fluid reveals mainly stress-related proteins and cell wall modifying enzymes. BMC Plant Biology, 13, 24. https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-24
  5. Draffehn, A.M., Li, L., Krezdorn, N., Ding, J., Lübeck, J., Strahwald, J.,.& Gebhardt, C. (2013). Comparative transcript profiling by SuperSAGE identifies novel candidate genes for controlling potato quantitative resistance to late blight not compromised by late maturity. Front Plant Science, 4, 1–21. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00423
  6. Edgar, R., Domrachev, M., & Lash, A.E. (2002). Gene Expression Omnibus: NCBI gene expression and hybridization array data repository. Nucleic Acids Research, 30, 207–210. https://doi.org/10.1093/nar/30.1.207
  7. Gasteiger, E., Hoogland, C., Gattiker, A., Duvaud, S., Wilkins, M.r., Appel, R.D. & Bairoch, A. (2005). Protein Identification and Analysis Tools on the ExPASy Server. In: Walker J.M. (eds) The Proteomics Protocols Handbook. Springer Protocols Handbooks. Humana Press. https://doi.org/10.1385/1-59259-890-0:571
  8. Goodstein, D.M., Shu, S., Howson, R., Neupane, R., Hayes, R.D., Fazo, J., Mitros, T., Dirks, W., Hellsten, U., Putnam, N., & Rokhsar, D.S. (2012). Phytozome: a comparative platform for green plant genomics. Nucleic Acids Research, 40(D1), D1178-D1186. https://doi.org/10.1093/nar/gkr944
  9. Guerra-Guimarães, L., Pinheiro, C., Chaves, I., Barros, D.R., & Ricardo, C.P. (2016). Protein dynamics in the plant extracellular space. Proteomes, 4(22), 1-19. https://doi.org/10.3390/proteomes4030022
  10. Kinsella, R.J., Kähäri, A., Haider, S., Zamora, J., Proctor, G., Spudich, G., Almeida-King, J., Staines, D., Derwent, P., Kerhornou, A., Kersey, P., & Flicek, P. (2011). Ensembl BioMarts: A hub for data retrieval across taxonomic space. Database, 2011(bar030), 1-9. https://doi.org/10.1093/database/bar030
  11. Liu, Q., Liu, H., Gong, Y., Tao, Y., Jiang, L., Zuo, W.,.& Xu, M. (2017). An Atypical Thioredoxin Imparts Early Resistance to Sugarcane Mosaic Virus in Maize. Molecular Plant, 10, 483–497. https://doi.org/10.1016/j.molp.2017.02.002
  12. Mata-Pérez, C., & Spoel, S.H. (2019). Thioredoxin-mediated redox signalling in plant immunity. Plant Science, 279, 27–33. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2018.05.001
  13. Mortaji, Z. (2011). Cellulose Biosynthesis Inhibitors Modulate Defense Transcripts and Regulate Genes that are Implicated in Cell Wall Re-Structuring in Arabidopsis (M.Sc. Thesis), University of Ontario Institute of Technology, Canada.
  14. Noguchi, K., Ishii, T., Matsunaga, T., Kakegawa, K., Hayashi, H., & Fujiwara, T. (2003). Biochemical properties of the cell wall in the Arabidopsis mutant bor1-1 in relation to boron nutrition. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 166, 175–178. https://doi.org/10.1002/jpln.200390025
  15. Ozyigit, I.I., Filiz, E., Saracoglu, I.A., & Karadeniz, S. (2020). Exploration of two major boron transport genes BOR1 and NIP5;1 in the genomes of different plants. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 34(1), 455-468. https://doi.org/10.1080/13102818.2020.1773311
  16. Reid, R. (2014). Understanding the boron transport network in plants. Plant Soil, 385, 1-13. https://doi.org/10.1007/s11104-014-2149-y
  17. Shannon, P., Markiel, A., Ozier, O., Baliga, N. S., Wang, J.T., Ramage, D., Amin, N., Schwikowski, B., & Ideker, T. (2003). Cytoscape: a software environment for integrated models of biomolecular interaction networks. Genome research, 13(11), 2498–2504. https://doi.org/10.1101/gr.1239303
  18. Supek, F., Bošnjak, M., Škunca, N., & Šmuc, T. (2011). Revigo summarizes and visualizes long lists of gene ontology terms. PLoS ONE, 6(7), e21800. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0021800
  19. Takano, J., Noguchi, K., Yasumori, M., Kobayashi, M., Gajdos, Z., Miwa, K., Hayashi, H., Yoneyama, T., & Fujiwara, T. (2002). Arabidopsis boron transporter for xylem loading. Nature, 420(6913), 337–340. https://doi.org/10.1038/nature01139
  20. Tanaka, M., & Fujiwara, T. (2008). Physiological roles and transport mechanisms of boron: Perspectives from plants. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 456, 671–677. https://doi.org/10.1007/s00424-007-0370-8
  21. Tian, T., Liu, Y., Yan, H., You, Q., Yi, X., Du, Z., Xu, W., & Su, Z. (2017). AgriGO v2.0: A GO analysis toolkit for the agricultural community, 2017 update. Nucleic Acids Research, 45(W1), W122–W129. https://doi.org/10.1093/nar/gkx382
  22. Trapnell, C., Roberts, A., Goff, L., Pertea, G., Kim, D., Kelley, D.R.. & Pachter, L. (2012). Differential gene and transcript expression analysis of RNA-seq experiments with TopHat and Cufflinks. Nature Protocols, 7, 562–578. https://doi.org/10.1038/nprot.2012.016
  23. van Rossum, G., & Drake, F.L. (2009). Python 3 Reference Manual. CreateSpace, Scotts Valley, CA
  24. Welter, L.J., Tisch, C., Kortekamp, A., Töpfer, R., & Zyprian, E. (2017). Powdery mildew responsive genes of resistant grapevine cultivar “regent.” Vitis – Journal of Grapevine Research, 56, 181–188. https://doi.org/10.5073/vitis.2017.56.181-188
  25. Xu, X., Pan, S., Cheng, S., Zhang, B., Mu, D., Ni, P.,.. & Visser, R.G.F. (2011) Genome sequence and analysis of the tuber crop potato. Nature 475:189–195. https://doi.org/10.1038/nature10158
  26. Yoshinari, A., & Takano, J. (2017). Insights into the mechanisms underlying boron homeostasis in plants. Frontiers in Plant Science, 8(1951), 1-8. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01951
  27. Yoshinari, A., Hosokawa, T., Amano, T., Beier, M.P., Kunieda, T., Shimada, T…. & Takano, J. (2019). Polar localization of the borate exporter bor1 requires AP2-dependent endocytosis. Plant Physiol, 179, 1569–1580. https://doi.org/10.1104/pp.18.01017
  28. Yu, C.S., Cheng, C.W., Su, W.C., Chang, K.C., Huang, S.W., Hwang, J.K., & Lu, C.H. (2014). CELLO2GO: A web server for protein subCELlular LOcalization prediction with functional gene ontology annotation. PLOS ONE, 9(6), e99368. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099368
  29. Yu, Q., Baluška, F., Jasper, F., Menzel, D., & Goldbach, H.E. (2003). Short-term boron deprivation enhances levels of cytoskeletal proteins in maize, but not zucchini, root apices. Physiol Plant, 117(2), 270-278. https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.2003.00029
  30. Zallot, R., Oberg, N., & Gerlt, J.A. (2019). The EFI Web Resource for Genomic Enzymology Tools: Leveraging Protein, Genome, and Metagenome Databases to Discover Novel Enzymes and Metabolic Pathways. Biochemistry, 58(41), 4169-4182. https://doi.org/10.1021/acs.biochem.9b00735
  31. Yoshinari, A., Kasai, K., Fujiwara, T., Naito, S., & Takano, J. (2012). Polar localization and endocytic degradation of a boron transporter, BOR1, is dependent on specific tyrosine residues. Plant Signaling Behavior, 7, 46–49. https://doi.org/10.4161/psb.7.1.18527
  32. Afgan, E., Baker, D., van den Beek, M., Blankenberg, D., Bouvier, D., Čech, M.,.& Goecks, J. (2016). The Galaxy platform for accessible, reproducible and collaborative biomedical analyses: 2016 update. Nucleic Acids Research, 44, W3–W10. https://doi.org/10.1093/nar/gkw343
  33. Delaunois, B., Colby, T., Belloy, N., Conreux, A., Harzen, A., Baillieul, F.,. & Cordelier, S. (2013). Large-scale proteomic analysis of the grapevine leaf apoplastic fluid reveals mainly stress-related proteins and cell wall modifying enzymes. BMC Plant Biology, 13, 24. https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-24
  34. Draffehn, A.M., Li, L., Krezdorn, N., Ding, J., Lübeck, J., Strahwald, J.,.& Gebhardt, C. (2013). Comparative transcript profiling by SuperSAGE identifies novel candidate genes for controlling potato quantitative resistance to late blight not compromised by late maturity. Front Plant Science, 4, 1–21. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00423
  35. Liu, Q., Liu, H., Gong, Y., Tao, Y., Jiang, L., Zuo, W.,.& Xu, M. (2017). An Atypical Thioredoxin Imparts Early Resistance to Sugarcane Mosaic Virus in Maize. Molecular Plant, 10, 483–497. https://doi.org/10.1016/j.molp.2017.02.002
  36. Trapnell, C., Roberts, A., Goff, L., Pertea, G., Kim, D., Kelley, D.R. & Pachter, L. (2012). Differential gene and transcript expression analysis of RNA-seq experiments with TopHat and Cufflinks. Nature Protocols, 7, 562–578. https://doi.org/10.1038/nprot.2012.016
  37. Xu, X., Pan, S., Cheng, S., Zhang, B., Mu, D., Ni, P.,. & Visser, R.G.F. (2011) Genome sequence and analysis of the tuber crop potato. Nature 475:189–195. https://doi.org/10.1038/nature10158