مقاله پروتئين هاي مرتبط با بيماريزايي

 nx دارای 71 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است فایل ورد nx  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد. این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد بخشی از متن nx : پروتئین های مرتبط با بیماریزایی مقدمه و خلاصه موضوع در گونه های گیاهی هزاران ژن مقاومت (R) در برابر عوامل بیماری ویروسی ، باكتریایی ، قارچی و نماتدی وجود دارد . ظهور مقاومت در بر هم كنش میزبان و عامل بیماری مستلزم بیان ژن مقاومت (R) در میزبان و ژن غیربیماریزا (Avr) در عامل بیماری می باشد . باور بر اینست كه ژنهای مقاومت گیاه را قادر می سازند كه ژنهای غیر بیماریزا را شناسایی كرده ، فرآیند انتقال پیام را آغاز نموده و واكنش دفاعی را فعال سازند . رویدادهای انتقال پیام كه منجر به ظهور مقاومت می شوند عبارتند از جریانهای یونی در عرض غشاء سلولی ، تولید گونه های اكسیژن واكنشی ، تغییر حالت فسفوریلاسیون ، فعالیت رونویسی از سیستم های دفاعی گیاه و مرگ سریع سلولی در موضع آلودگی ( واكنش فوق حساسیت ) . هرچند كه پاسخهای دفاعی از سوی گیاه در تقابل با عوامل بیماری ، متفاوت می باشند ، اما خصوصیات مشتركی نیز بین آنها وجود دارد . مهمترین ویژگی ژن های R این است كه این ژنها در گونه های مختلف گیاهی كه سبب مقاومت اختصاصی در برابر طیف وسیعی از عوامل بیماری می شوند ، اغلب پروتئین هایی با ساختمان مشابه را رمز می نمایند . ژنهای R همسانه شده به چهار گروه اصلی تقسیم می شوند . یكی از آسان ترین ، به صرفه ترین و از لحاظ زیست محیطی ایمن ترین راهای كنترل بیماریهای گیاهی استفاده از ارقام مقاوم است و به نژاد گران بطور گسترده ای به طریقه كلاسیك از ژنهای مقاومت در این زمینه استفاده نموده اند . اكنون با دسترسی به ژنهای R همسانه شده ، فرصتی برای انتقال ژنهای R جدید به گیاهان از طریق تراریختی ژنتیكی فراهم آمده است . تا زمانی كه این روشها از لحاظ قابلیت اعتماد ، انعطاف پذیری و هزینه با روشهای اصلاح نباتات كلاسیك قابل مقایسه نباشند و یا برتری نداشته باشند ، نمی توان انتظار داشت كه بطور گسترده مورد استفاده قرار گیرند . با توجه به ظرفیت قوی این روشها در عبور از موانعی همچون تفاوت گونه ای و صف آرایی ژنهای R به فرم دلخواه به نظر می رسد كه تراریختی در آینده ای نزدیك در برنامه های اصلاحی وارد شود . گیاه ، عامل بیماری و اساس ژنتیكی دفاع گیاهی عوامل بیماری در تهاجم به گیاهان یكی از سه راهبرد ذیل را بر می گزینند ، نكروتروفی ، بیوتروفی و یا همی بیوتروفی . نكروتروفها ابتدا سلول میزبان را می كشند و سپس محتوای آن را متابولیزه می كنند ، برخی از این عوامل بیماری دامنه میزبانی گسترده ای را در بر می گیرند و مرگ سلولی اغلب توسط سموم و یا آنزیمهایی رخ می دهد كه سوبسترای بخصوصی را مورد هدف قرار می دهند. Pythium و Botrytis نمونه هایی از نكروتروفهای قارچی هستند . سایر نكروتروفها سمومی تولید می كنند كه میزبان گزینشی دارند ، بطوریكه این سموم فقط روی دامنه محدودی از میزبانهای گیاهی مؤثر می باشند . در مورد این گروه از عوامل بیماری ، مقاومت گیاهی از طریق حذف و یا تغییر تركیب مورد هدف سم و یا از طریق سم زدایی قابل حصول است . به عنوان مثال ژن Hml در ذرت سبب مقاومت به قارچ لكه برگی Cochiobolus carbonum می شود . Hml یك آنزیم ردوكتاز را كد می كند كه سم HC حاصل از C.carbonum را خنثی می سازد . اوامل بیماری بیوتروف و همی بیوتروف به سلولهای زنده حمله می كنند و سوخت و ساز سلولی را در جهت رشد و تكثیر خود تغییر می دهند . تشكیل اشكالی به صورت جزایر سبز رنگ روی برگهای پیر در پیرامون آلودگی بیوتروفی مربوط به قارچهای زنگ و سفیدك پودری نشان دهنده اهمیت زنده نگه داشتن سلولهای میزبان در طی ارتباط نزدیك بین عامل بیماری و گیاه است . بیوتروفها تنها روی یك و یا تعداد محدودی از گونه های مربوط بیماری ایجاد می نمایند . در مقابل قارچهای همی بیوتروف از قبیل جنسهای Phytophtora و Cilletotrichum در مراحل بعدی آلودگی ، سلولهای پیرامون را در میزبان می كشند . به علت طبیعت اختصاصی عمل كردن عوامل بیماری بیوتروف و همی بیوتروف تعجب آور نیست كه تغییر كوچك در هر یك از طرفین ( میزبان یا عامل بیماری ) سبب بر هم خوردن تعادل گردد . ناسازگاری بین عامل بیماری و میزبان اغلب منجر به فعال شدن پاسخهای دفاعی گیاه از قبیل مرگ موضعی سلول میزبان یا واكنش فوق حساسیت ( HR ) می شود . فرضیه ژن در برابر ژن در گونه های گیاهی هزاران ژن مقاومت (R) در برابر عوامل بیماری ویروسی ، باكتریایی ، قارچی و نماتدی وجود دارد . هرچند كه پاسخهای دفاعی از سوی گیاه در تقابل با عوامل بیماری ، متفاوت می باشند ، اما خصوصیات مشتركی نیز بین آنها وجود دارد كه مهمترین آنها این است كه عمل ژنهای R به ژنوتیپ عامل بیماری بستگی دارد . عوامل بیماری بطور بالقوه دارای توانایی ایجاد پیامهای گوناگون می باشند كه به نحوی مشابه تولید آنتی ژنها توسط عوامل بیماری پستانداران می باشد . برخی از این پیامها توسط بعضی از گیاهان شناسایی می شوند . اگر ژن مربوط به بیماری در عامل بیماری پیامی را ایجاد كند كه منجر به القاء یك پاسخ دفاعی قوی از سوی ژن R در گیاه گردد در آن صورت به آن ژن غیر بیماریزا (Avr) گویند . اما باید توجه داشت كه در صورت عدم وجود ژن R در میزبان ، ژن Avr سبب ایجاد بیماری خواهد شد . عمل اختصاصی ژنهای R در میزبان در برابر ژنهای Avr در عامل بیماری نخستین بار توسط فلور كشف شد و متعاقب آن واژه مقاومت ژن در برابر ژن مطرح گردید . فلور پیشنهاد كرد در گیاه ژنی وجود دارد كه در هنگام مواجه با عامل بیماری ، پاسخ دفاعی را القاء می نماید . اگر این ژن غایب و یا غیر فعال باشد ، گیاه نسبت به تهاجم عامل بیماری حساس خواهد بود . اما ، ژنهای مقاومت فقط در برابر انواع مشخصی از نژادهای عامل بیماری مؤثر می باشند . بنابراین عامل بیماری بایستی دارای ژنی باشند كه محصول آن به طور مستقیم و یا غیر مستقیم با فرآورده ژن مقاومت گیاهی بر هم كنش نشان دهد كه این ژنها در عامل بیماری به عنوان ژنهای غیر بیماریزا (Avr) نامیده شدند ، زیرا وجود آنها مانع توسعه عامل بیماری در حضور ژن مقاومت می شود . از این رو گیاهی كه دارای یك ژن مقاومت مخصوص باشد فقط در برابر نژادی از عامل بیماری مقاومت نشان می دهد كه واجد ژن معینی باشد كه فرآورده آن باعث بر هم كنش پاسخ دفاعی شود . اگر عامل بیماری فاقد ژن غیر بیماریزایی مناسب باشد ، آنگاه هیچ گونه پاسخ دفاعی در گیاه رخ نخواهد داد و حتی علی رغم حضور ژنهای مقاومت بالقوه ، عامل بیماری گسترش خواهد یافت . مفاهیم ژن مقاومت در گیاه و ژن غیر بیماریزایی در عامل بیماری و در نتیجه پاسخ مقاومت ، اساس فرضیه ژن در برابر ژن را تشكیل می دهد . فرضیه ژن در برابر ژن مكانیسمی را پیشنهاد می نماید كه فرآورده ژن مقاومت در گیاه از طریق بر هم كنش با فرآورده ژن غیر بیماریزا به حضور آن پی می برد . به علاوه ژن مقاومت باید دارای توانایی انتقال پیام ناشی از مكانیسم شناسایی به سیستم دفاعی گیاه باشد كه این امر احتمالاً از طریق یك مكانیسم پیام رسانی صورت گرفته و منجر به بیان ژنهایی می شود كه مانع رشد و گسترش عامل بیماری در بافتهای آلوده می شود . مدل ژن در برابر ژن برای اكثر عوامل بیماری بیوتروف از جمله قارچها ، ویروسها ، باكتریها و نماتد ها صدق می كند . اعتقاد بر این است كه خاستگاه هر گونه گیاهی جایی است كه در آن بیشترین تنوع ژنتیكی موجود بوده و از این رو گیاهان همراه با عوامل بیماری تكامل پیدا كرده اند . بر این اساس برنامه های اصلاحی می تواند به سمت شناسایی ژرم پلاسم مقاوم در خویشاوندان وحشی گونه های زراعی سوق پیدا نماید . به غیر از مدل فلور ، چندین مدل ژن در برابر ژن ارائه گردیده است و با ایجاد لاین های ایزوژن مقاوم و حساس می توان تفاوت های آزمایشی ناشی از تغییر زمینه ژنتیكی را به حداقل رساند . با استفاده از این گونه بر هم كنشها اولین ژنهای R و Avr و Arabidopsis thaliana جداسازی شد . این گیاه در طی سالهای گذشته به عنوان یك سیستم مدل به نحو گسترده ای برای مطالعه بر هم كنش گیاه – عامل بیماری مورد استفاده قرار گرفته است . هنگامی كه یك ژن Avr و یك ژن R مختص به آن تظاهر می یابند پاسخ دفاعی قوی در گیاه القاء می شود . وجه مشخصه اكثر بر هم كنش های ژن در برابر ژن، ظهور پاسخ فوق حساسیت (HR) است كه در آن سلولهای واقع در مجاورت عامل بیماری دچار مرگ برنامه ریزی شده می شوند . این واكنش به عنوان بخشی از پاسخ دفاعی كلی محسوب می شود . ویژگی های دیگر پاسخ مقاومت عبارتند از تولید متابولیك های ضد میكروبی ( تحت عنوان فیتوآلكسین ها ) ، تولید آنزیم هایی كه می توانند برای عامل بیماری مضر ( باشد مانند كیتینازها و گلوكانازها ) و تقویت دیواره سلولی گیاهی در ناحیه آلوده شده . علاوه بر این پاسخهایی نیز بروز می یابند كه گمان می رود در انتقال پیام دفاعی نقش دارند كه از آن جمله می توان به جریان Ca2+ و سایر جریان های یونی ، تغییر فسفوریلاسیون پروتئینها ، تولید گونه های اكسیژن واكنشی از قبیل سوپراكسیداز و تولید و یا آزاد سازی اسید سالیسیلیك اشاره نمود . باید توجه داشت كه بسیاری از پاسخ های بیوشیمیایی فوق الذكر در غیاب بر هم كنش ژن در برابر ژن و در بر هم كنشی كه طی آن بیماری توسعه می یابد ، نیز القاء ‌می شوند . پاسخ هایی از قبیل بیان كیتیناز و بیوسنتز فیتو آلكسین ، نرخ رشد عامل بیماری را كاهش می دهند ولی آن را متوقف نمی سازند . بر عكس ، ژنهای R سبب فعال شدن دامنه وسیعی از پاسخ های دفاعی شده و در نتیجه موجب مقاومت مؤثر در برابر عامل بیماری می شوند . الیسیتورهای نژاد – اختصاصی در اثر بیان ژنهای Avr تولید می شوند كه باید بین اینها و الیسیتورهای نژاد – غیر اختصاصی تمایز قائل شد . الیسیتورهای نژاد – غیر اختصاصی ، پاسخ هایی از قبیل سنتز فیتوآلكسین ها را القاء می كنند كه بیماری را به حداقل می رسانند ، اما اینگونه الیسیتورها در گروه متمایز و متفاوتی از الیسیتورهای ناشی از ژنهای Avr قرار می گیرند كه سبب القاء‌ پاسخ دفاعی از سوی ژنهای R می شوند . جداسازی و مطالعه ژنهای مقاومت سؤال این است كه ژنهای R چه چیزی را رمز می كنند ؟ بیش از بیست سال پیش یك مدل الیسیتور – گیرنده برای توجیه بر هم كنش ژن مقاومت در مقابل ژن Avr مطح شد كه در آن ژنهای Avr الیسیتورهایی را رمز می كنند كه به عنوان لیگاند برای گیرنده هایی كه توسط ژنهای R رمز می شوند عمل می نمایند . این مدل در برخی حالات می تواند معتبر باشد ولی نتوانست سبب تسهیل در امر جداسازی ژنهای مقاومت و یا فرآورده های آنها شود . موفقیت در جداسازی ژنهای مقاومت موكول شد به زمانی كه تكنولوژی همسانه سازی گیاهی توسعه یافت . شناسایی عناصر متحرك در ذرت در این زمینه بسیار نوید بخش می نمود، اما نرخ بالای جهش خود به خودی در ژنهای R مورد نظر مانند Rpl در ذرت باعث شد كه این امید عقیم گذارده شود . اما تلاش در این زمینه مقدمات آشنایی با جهش پذیری ژنهای R و اهمیت بیولوژیكی آن در ایجاد مقاومت های اختصاصی جدید را بنیان نهاد . اولین ژن R كه همسانه گردید ، Hml در ذرت بود كه از لحاظ عمل متفاوت از گروه ژنهای R مربوط به Avr می باشد . Hml سبب ایجاد مقاومت در برابر نژاد شماره 1 عامل بیماری قارچی Cochliobolus carbonum می شود . Hml یك ردوكتاز وابسته به NADPH را كد می كند كه قادر است سم قدرتمند تولید شده توسط قارچ مزبور را خنثی نماید . ساختمان و عمل Hml به نحوی است كه نمی توان آن را در زمره ژنهای R قلمداد نمود زیرا نقش سم زدایی Hml ، در مواردی همچون ژنهای Avr القاء مرگ سلولی فوق حساسیت و سایر ویژگی های مربوط به بر هم كنش ژن در برابر ژن نمی گنجد . با پیشرفت تكنولوزی های همسانه سازی موضعی ( گام زنی كروموزمی ) و نشانمند كردن ترانسپوزون هترولوگ ، جداسازی ژنهای مقاومت امكان پذیر شد و موفقیت هایی در این زمینه بدست آمد . فهرستی از ژنهای جدا شده در جدول 1 ارائه گردیده است . اولین ژن اختصاصی در گیاه ( برای Avr ) كه جدا سازی شد ژن Pto بود كه سبب مقاومت گوجه فرنگی بهPseudomonas syringae pv . tomato می شود . این ژن پروتئینی را رمز می نماید كه شبیه پروتئینهای كینازی سرین – ترئونین می باشد . نكته جالب این كه پنج ژن R كه پس از Pto جداسازی شدند ، شباهت زیادی به یكدیگر داشتند ولی شبیه Pto نبودند . این ژنها عبارتند از : RPS2 در آرابیدوپسیس ، N در تنباكو ، L6 در كتان ، و Cf-9 و prf در گوجه فرنگی كه گروه جدیدی را تشكیل دادند . پروتئین های رمز شده توسط این گروه جدید دارای حوزه تكرارهای غنی از لوسین (LRR) هستند . سپس ژنهای RPM1 در آرابیدوپسیس ، Cf-2 در گوجه فرنگی و xa21 در برنج نیز جداسازی شده و مشخص گردید كه پروتئینهای با حوزه LRR را رمز می كند ( جدول 1 ) . با استفاده از تجزیه توالی ها برخی ویژگی های ساختمانی ( علاوه بر LRR ) مشخص گردیده ، اما با جداسازی و تعیین خصوصیات هر ژن R جدید بر پیچیدگی این ویژگی های ساختمانی افزوده شده است . اولین و مهمترین ویژگی این است كه ژنهای R در انواع متنوع گونه های گیاهی كه در برابر دامنه وسیعی از عوامل بیماری ویروسی ، باكتریایی و قارچی بطور اختصاصی عمل می كنند ، پروتئین هایی را رمز می كنند كه شباهت ساختمانی دارند . این شباهت نشان دهندَه این است كه مسیرهای بیوشیمیایی مورد استفاده در گیاهان برای ایجاد پاسخهای دفاعی از نقطه نظر تكاملی از درجه بالایی حفاظت بالایی برخوردار می باشند ( بسیار حفاظت شده هستند ) . حوزه های ساختمانی فرآورده های ژنهای مقاومت الف) كینازهای سرین – ترئوتین با همسانه سازی و تعیین خصوصیت ژن Pto ، نقش كینازها در انتقال پیام طی مقاومت ژن در برابر ژن مشخص گردید . یكی از مكانیسم هایی كه در موجودات زنده برای كنترل فعالیت پروتئینها بسیار معمول است تغییر حالت فسفوریلاسیون می باشد كه بطور وسیعی مورد مطالعه قرار گرفته است . تاكنون 11 حوزه فرعی و 15 واحد اسید آمینه غیر متغیر ( ثابت ) مربوط به پروتئین های كینازی مشخص شده و نواحی محفوظ كینازها كه واحدهای سرین-ترئونین فسفوریله می نماید تعیین گردیده است . توالی اسید آمینه بدست آمده از ژن pto دارای نواحی حفاظت شده مذكور است و مشخص شده است كه Pto در شرایط درون شیشه ای ، فعالیت كاتالیتیكی مربوط به پروتئین های كینازی را ظاهر می سازد . توالی اسید آمینه ای Pto در انتهای N دارای یك جایگاه بالقوه برای مریستولاسیون است كه یك لنگر غشائی را برای این پروتئین آب دوست ایجاد می نماید . تكرارهای غنی از لوسیونLRR ها تكرارهای متوالی و چند گانه ای با طول حدود 24 اسید آمینه می باشند. LRR ها شامل لوسیون و یا سایر اسید های آمینه آب گریز هستند كه به فواصل منظم واقع شده اند و همچنین دارای اسید آمینه پرولین و آسپاراژنین به فواصل منظم می باشند . ساختمان كریستالی یكی از پروتئین های دارای LRR ، به نام مهار كننده Porcin Rnase ، تعیین گردیده است . ساختمان سوم این پروتئین شبیه مشت دست یا فنر پیچ خورده است كه هر یك از انگشتان جمع شده در حكم یك LRR منفرد می باشد . این تكرارها در پروتئین مهار كننده Porcin Rnase بطور غیر طبیعی طویل می باشند ( هر یك 28 تا 29 اسید آمینه ) اما چنین تصور می شود كه حوزه های LRR كوتاهتر ، ساختمانی شبیه زنجیره مارپیچی بتا داشته باشند . در هر دو حالت بنظر می رسد كه عمل اختصاصی LRR بیشتر به اسید آمینه های بیرونی و كمتر به واحدهایی كه آب گریز بوده متكی باشد . در بسیاری از توالی های LRR كه تاكنون شناسایی شده اند ، نحوه قرار گرفتن تكرارها با هم همخوانی ندارد ، یعنی نمی توان به یك LRR مورد توافق دست یافت و در برخی حالات ، این افتراق به حدی است كه نمی توان LRR مربوطه را واجد ساختمان منظم دانست . علاوه بر این نواحی LRR مفروض در برخی از ژنهای R توسط توالی كوتاهی از اسیدهای آمینه به دو نیم تقسیم شده است و تشكیل ساختمان LRR را غیر ممكن می سازد . مشخص شده است كه حوزه های LRR در پروتئین های مخمر ، مگس سركه ، انسان و سایر گونه ها در بر هم كنش پروتئین – پروتئین نقش دارند . بطور مثال می توان به بر هم كنش بین اجزاء‌ درون سلولی آبشار انتقال پیام ( مانند بر هم كنش بین ras و adenylade cyclase در مخمر ) و پیوند بین هورمونهای پیتیدی و گیرنده های غشائی ( مانند گیرنده های gonadotropin و هورمونهای تحریك كننده فولیكول ) اشاره نمود . گیرنده های هورمونی مثال جالبی در رابطه با مدل الیسیتور – گیرنده در مقاومت ژن در برابر ژن می باشند و این فرض كه LRR به عنوان حوزه اتصال فرآورده ژنهای R با لیگاند عمل می كند را تقویت می كند . LRR ها همچنین در كنش فرآورده های ژنهای R با سایر پروتئین هایی كه در انتقال پیام دفاعی شركت می كنند نقش دارند . از آنجا كه فرآورده های ژنهای از نوع LRR را می توان به چند گروه مجزا تفكیك نمود تعجب آور نخواهد بود كه در این گروه ها پروتئین هایی را بیابیم كه از لحاظ عمل كاملاً از یكدیگر متمایز باشند . اهمیت حوزه های LRR در مقاومت از اینجا نشأت می گیرد كه دیده می شود این حوزه ها در برخی از ژنهای R ، حفاظت شده می باشند و بعنوان مثال آللهای موتانت RPS2 و RPM1 فقط به علت تغییر در یك اسید آمینه در ناحیه LRR غیر فعال می گردند . مكانهای اتصال نوكلئوتیدها توالی های اسید آمینه ای رمز شده توسط بسیاری از ژنهای LRR ، با مكانهای اتصال نوكلئوتیدها (NBS) نیز شباهت نشان می دهند ( NBS ها به نام حلقه های P نیز نامیده می شوند ) . حوزه های NBS در بسیاری از پروتئین ها با قابلیت اتصال به ATP و GTP مانند زیر واحدهای مربوطه به ATP Synthase ، پروتئین های ras ، عوامل بسط ریبوزومی و كینازهای adenylate دیده می شوند . ساختمان و عمل حوزه های NBS در سایر پروتئین حتی بیش از LRR ها مورد مطالعه قرار گرفته است . این مطالعات شامل تعیین ساختمان كریستالی ، تعیین خصوصیات فیزیكی و شیمیایی ، كنش پروتئین – لیگاند و تجزیه كینتیكی پروتئین هایی كه در یك اسید آمینه از حوزه NBS آنها جایگزینی رخ داده است ، می باشد . NBS مورد توافق ( مشترك ) برخی از پروتئین ها بقدری جامع است كه نه تنها حلقه P را در بر می گیرد ( توالی مورد توافق [T/S]GXXXXGK ) بلكه حوزه های كیناز 2 و كیناز 3 كه دورتر واقع هستند را نیز در بر می گیرد . وجود حوزه های بسیار حفاظت شده NBS در فرآورده برخی از ژنهای R نشان می دهد كه اتصال نوكلئوتید تری فسفات برای عمل این پروتئین ها الزامی است . مشخص شده است كه جهش های اختصاصی كه واحدهای كلیدی در NBS را تغییر می دهند ، سبب عدم رویداد واكنش HR توسط ژن RPS2 در آرابیدوپسیس می شوند . اما نقش حوزه های NBS در فعال سازی مكانیسم دفاع گیاهی هنوز نامشخص است . بنابراین چالش اصلی در آینده عبارتست از مستند ساختن فرآیند اتصال نوكلئوتید تری فسفات و هیدرولیز احتمالی و مشخص نمودن نقش این فرآیندها در فعالیت فرآورده های ژنهای R . به عنوان مثال اتصال نوكلئوتید تری فسفات ممكن است باعث تغییر در بر هم كنش بین فرآورده ژن R و سایر اعضای دخیل در آبشار انتقال پیام دفاعی شود . با توجه به انبوه اطلاعات موجود پیرامون حوزه های NBS در سایر پروتئین ها می توان پیشرفت قابل ملاحظه ای را در این زمینه انتظار داشت . لوسین زیپرها در درون گروه LRR از ژنهای R گروه فرعی دیگری قرار داد كه لوسین زیپر (LZ) نامیده می شوند . سه ژن RPS2 ، RPM1 ، prf كه مسئول مقاومت در برابر P.syringae می باشند همگی توالی هایی را رمز می كنند كه دارای ناحیه لوسین زیپرها دارای توالی های تكراری 7 واحدی ( با توالی مورد توافق XXXYXXL ، كه Y نشان دهنده واحدهای آب گریز ) می باشند . این توالی ها در سایر پروتئین ها ساختمان چنبره ای تشكیل می دهند و بر هم كنش پروتئین – پروتئین را میسر می سازند . LZ ها بنا به نقشی كه در همو – و هترودایمریزاسیون عوامل رونویسی در یوكاریوتها دارند ، مشهور می باشند مه از آن جمله می توان میوزین ها و زیر واحدهای و از پروتئین G را نام برد . در مورد این گروه نیز مطالعات زیادی روی سایر پروتئین ها به منظور تعیین خصوصیات ساختمانی و عملكردی از قبیل تعیین ساختمان كریستالی صورت گرفته است ، با این حال ، در اینجا نیز اطلاعات ما پیرامون نقش این نواحی در عمل ژنهای R محدود است . تحقیقات در حال انجام است تا معلوم شود كه آیا فرآورده های ژنهای R قابل دایمریزاسیون هستند و یا خیر تا پس از آن سایر پروتئین هایی كه ممكن است با فرآورده های ژنهای R از طریق نواحی LZ كنش نشان دهند ، ردیابی شوند . جدول 1 – ژنهای همسانه شده مقاومت به بیماری در گیاهانگروه ژن R گیاه عامل بیماری ژن aver تیپ آلودگی اندام مورد تهاجم ویژگی پیش بینی شده برای پروتئین مقاومت1 Hm 1 ذرت Helminothospprium maydis – نكروتروف قارچی/ برگ آنزیم سم زدا (HC-toxin reductase) 2 Pto گوجه فرنگی Pseudomonas syringae pv tomato Av Pro باكتری خارج سلولی / برگ پروتئین كینازی سرین – ترئونین داخل سلولیa3 PRS2 آرابیدوپسین Psedomonas syringae pv tomato avrRpt2 باكتری خارج سلولی / برگ LZNBS/LRR PRM1 آرابیدوپسین Psedomonas syringae pv maculicola avrRpml , avrB باكتری خارج سلولی / برگ LZNBS/LRR L2 گوجه فرنگی Fuzarium oxysporium f.sp. lycopersicon ___ قارچ نكروتروف/ ریشه و بافت آوندی LZNBS/LRR3b N توتون ویروس موزائیك توتون – برگ و آوند آبكش Toll/NBS/LPR L6 كتان Melampsora lini AL6 قارج بیوتروف زنگ با هیف/ برگ قارچ زنگ Toll/NBS/LPR M كتان Melampsora lini AM بیوتروف با هیف/ برگ Toll/NBS/LPR PRP5 آرابیدوپسین Peronospora parasitica – قارچ بیوتروف سفیدك دروغی با هیف/برگ Toll/NBS/LPR 4 Cf-9 گوجه فرنگی Cladosprorium fulvum Ovr9 قارچ بیوتروف خارج سلولی بدون هیف/ برگ LRR Cf-2 گوجه فرنگی Cladosprorium fulvum Ovr2 قارچ بیوتروف خارج سلولی بدون هیف/ برگ LRR Cf-4 گوجه فرنگی Cladosprorium fulvum Ovr4 قارچ بیوتروف خارج سلولی بدون هیف/ برگ LRR Cf-5 گوجه فرنگی Cladosprorium fulvum Ovr5 قارچ بیوتروف خارج سلولی بدون هیف/ برگ LRR5 Xo2 l برنج Xanthomonas compestris pv oryzae – باكتری خارج سلولی/ برگ LRR/ پروتئین كینازی شكل 1- حوزه های ساختمانی پروتئین های رمز شده توسط ژنهای مقاومت به بیماریها در گیاهان و پیش بینی محل استقرار آنهاه) حوزه مشابه گیرنده های Toll/Interleukin-l گروه فرعی دیگری در درون گروه NBS-LRR از ژنهای R قرار دارد و ژنهای این گروه حوزه بزرگی را در انتهای N رمز می كنند كه شبیه حوزه پیام رسانی سیتوپلاسمی پروتئین Toll در مگس سركه و گیرنده های Interleukin-l در پستانداران می باشد . ژنهای N ، L6 و RPP5 در این زیر گروه قرار می گیرند . علاوه بر شباهت بین توالی های N ، L6 ، Toll و IL ، مسیرهای بیو شیمیایی كه توسط آنها كنترل می شود ، نیز مشابه می باشند . به عنوان مثال lR – IL نسبت به سیتوكین IL-l واكنش نشان می دهد و باعث می شود كه عامل رونویسی خانواده Rel به نام NF-kB فعال شود و NF-kB نیز به نوبه خود در تولید گونه های اكسیژن واكنشی نقش دارد . در پاسخ دفاعی ژن در برابر ژن نیز انفجار اكسیداتیو بطور وسیعی مشاهده می شود . بعلاوه فعالیت NF-kb تحت تأثیر تركیبات اسید سالیسیلیك مانند آسپرین می باشد و اسید سالیسیلیك مولكول پیام رسانی پائین دست مهمی در پاسخ دفاعی گیاه می باشد . Dif ( یكی دیگر از عوامل رونویسی مربوط به Rel ) و NF-kB هر دو در پاسخ ضد میكروبی میزبان نقش دارند . و در پایان اینكه قابلیت Toll در آزادسازی عامل رونویسی Dorsal وابسته به پروتئین Pelle است و Pelle یك پروتئین كینازی مشابه فرآورده ژنی Pto در گوجه فرنگی می باشد . و) پروتئین های LRR خارج سلولی و غیر NBS ژنهای Cf-9 و Cf-2 گوجه فرنگی فاقد حوزه NBS می باشند و گروه سومی را درون گروه LRR از ژنهای R تشكیل می دهند ( جدول 1 ) . ژن Cf-9 ، 28 نوع LRR را رمز می كند . پیش بینی می شود این LRR‌ ها از نوع خارج سلولی باشند . ( شكل 1 ) . توالی انتهای N پروتئین ‍Cf-9 در انتقال پیام در عرض غشاء سلولی نقش دارد . بعلاوه این پروتئین در انتهای C دارای حوزه ای در عرض غشاء و یك دنباله كوتاه متشكل از 28 اسید آمینه در سیتوپلاسم می باشد . LRR هایی كه توسط Cf-9 ( و همچنین Cf-2 ) رمز می شوند ، بیش از آنكه با گروه NBS-LRR از ژنهای R شباهت داشته باشند ، با توالی مورد توافق LRR تطابق دارند و یك واحد حفاظت شده گلیسین نیز در این LRR ها موجود است. این واحد گلیسین همچنین در سایر پروتئین هایی كه دارای حوزه LRR خارج سلولی می باشند ، یافت می شود . فرآورده ژن Cf-2 بسیار شبیه Cf-9 است كه بدیهی به نظر می رسد چراكه هر دو ژن مذكور سبب مقاومت اختصاصی در برابر Cladisporium fulvum می شوند . 9 نوع از LRR هایی كه توسط CF-2 رمز می شوند بسیار شبیه LRR های Cf-9 هستند كه نشاندهنده ارتباط نزدیك دو ژن مذكور است . جالب توجه اینكه معلوم شده است كه Cf-2 شامل دو ژن متمایز می باشد كه فرآورده های آنها فقط در 3 واحد اسید آمینه با هم متفاوت می باشند . ز) گیرنده های كینازی در عرض غشاء آخرین گروه از ژنهای R كه در اینجا مد نظر قرار می گیرد در حكم پل رابط گروه ژنهای R كه پروتئین های LRR را رمز می كنند و آنهایی كه پروتئین رمز می كنند و آنهایی كه پروتئین های كینازی را رمز می كنند می باشد ، چراكه در این گروه هر دو حوزه مذكور در یك پروتئین رمز می شوند . تنها عضو موجود در این گروه ، Xa21 است . Xa21 تنها ژن شناخته شده گیاهان تك لپه ای است كه توالی آن گزارش شده است . Xa21 یك گیرنده كینازی را رمز می كند كه ناحیه LRR آن در انتهای N ( با توجه به شباهت آن با پروتئین های شناخته شده ) احتمالاً در خارج سلول قرار می گیرد . به نظر می رسد كه حوزه LRR خارجی از طریق ناحیه ای كه در عرض غشاء‌ قرار می گیرد به حوزه كینازی كه در داخل سیتوپلاسم قرار دارد متصل می شود . مقایسه پروتئین رمز شده توسط Xa21 و پروتئین رمز شده توسط Pto و orf در گوجه فرنگی جالب است ( جدول 1 ) . Pto ( كه یك كیناز را رمز می كند ) و prf ( كه یك پروتئین NBS-LRR را رمز می كند ) ، هر دو برای مقاومت در برابر عامل بیماریزای P.s.tomato كه ژن avrPto را بیان می كند ، لازم می باشند . شباهت بین این دو پروتئین و Xa21 نشان می دهد كه پروتئین های Pto و Prf در دریافت و انتقال پیام عامل بیماری بصورت تنگاتنگی با یكدیگر كنش نشان می دهند . این روند در قالب یك مدل فرضی ارائه شده است (شكل 2) . نمونه های Pto وPrf و Xa21 نشان می دهند كه برای فرآورده های ژنی RPS2 ، Cf-9 و سایر ژنهای R واجد ناحیه LRR ، احتمالاً پروتئین های كینازی متناظر كه از لحاظ عمل نیز با اهمیت باشند ، وجود دارد . شباهت بین فرآورده ژنهای R با سایر پروتئین های گیاهی شباهت بین فرآورده ژنهای R و سایر پروتئین های گیاهی می تواند به عنوان سرنخی برای پی بردن به نقش این پروتئین ها در انتقال پیام دفاعی باشد . برای مثال ، حوزه كینازی در Pto و Xa21 بسیار شبیه گیرنده كینازی S در جنس Brassica می باشند . پروتئین SRK در خودناسازگازی كرده – كلاله نقش دارد كه سیستمی كاملاً شبیه فرآیند شناسایی – پاسخ توسط فرآورده ژنهای R است. حوزه خارج سلولی پروتئین SRK به نوبه خود بسیار شبیه گلیكوپروتئین متصل به S (SLG) است و بنابراین به نظر می رسد كه این دو پروتئین بطور فیزیكی با یكدیگر و با پیام مختص گرده كنش نشان می دهند . Cf-9 و Cf-2 از این لحاظ كه فاقد حوزه پیام رسانی هستند بسیار شبیه SLG می باشند و پیشنهاد شده است كه Cf-9 و Cf-2 به منظور ایجاد پاسخ دفاعی احتمالاً با یك گیرنده كینازی LRR یا سایر پروتئین ها بر هم كنش نشان می دهند . این پروتئین ها در آینده شناسایی خواهند شد زیرا ژنهای اضافی كه برای عمل Cf-9 در گوجه فرنگی ضروری می باشند از طریق تجزیه جهش مشخص شده اند . شباهت جالبی نیز بین فرآورده های ژنهای R و سایر پروتئین هایی كه با مولكولهای حاصل از عامل بیماری بر هم كنش نشان می دهند ، وجود دارد . ژن PR5K در آرابیدوپسیس یك پروتئین كینازی را كد می كند كه در عرض غشاء‌ قرار می گیرد و حوزه كینازی در آن مشابه Pto ، Xa21 و حوزه خارج سلولی آن مشابه یك پروتئین ضد قارچی با بیماریزایی (پروتئین PR ) به نام PR5 می باشد . PR5 و PR5K نیز مانند SLG و SRK احتمالاً با پروتئین های هدف مشترك و یا مربوط به هم بر هم كنش نشان می دهند . سیستم مشابه دیگر ، شباهت زیاد بین LRR های Cf-9 و Cf-2 و پروتئین های مهار كننده پلی گالاكتوروناز (PGIPs) است . پلی گالاكنورونازهای قارچی عوامل بیماریزایی هستند كه هموگلاكتورونان ها را در دیواره سلول گیاهی هیدرولیزه می كنند . به همین ترتیب در گیاهان نیز پروتئین هایی وجود دارند كه عمل پلی گالاكتورونازها را متوقف می كنند كه به آنها PGIP گویند . در حقیقت PGIP ها گیرنده های با میل تركیبی بالا هستند كه پلی گالاكتورونازهای قارچی را مهار می كنند . پیشنهاد شده است كه PGIP ها در پیام دفاعی نقش دارند . زیرا فرآورده های خرد شده حدواسط الیگو گالاكتورناید ( با زنجیره ای به طول 10 تا 14 واحد ) كه در نتیجه مهار ناقص پلی گالاكتوروناز قارچی تجمع می یابند می تواند به عنوان تركیبات القاء كننده دفاع عمل نمایند . ادامه خواندن مقاله پروتئين هاي مرتبط با بيماريزايي

نوشته مقاله پروتئين هاي مرتبط با بيماريزايي اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.