کنترل برگردان استنباط کمبود رطوبت در نیکوتیانا تاباکوم
واحد علوم گیاهی و گیاه‌شناسی و مرکز بیولوژی سلول‌های گیاهی دانشگاه کالیفرنیا
ریورساید امریکا
چکیده
تاثیر کمبود رطوبت طولانی مدت در برگردان (ترجمه) mRNA از نظر کمیتی در برگهای راسی و پایه‌ای همه گیاهان تنباکو (نیکوتیانا تاباکوم) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سطح پلی‌زوم (پلی‌ریبوزوم) (شش ریبوزوم با بیشتر در mRNA) به صورت مشخص تحت شرایط آبیاری خوب در برگهای راسی بیشتر از برگهای پایه‌ای بود. کمبود رطوبت هم در برگهای جوان و هم برگهای پیرتر موجب یک کاهش فزاینده در سطوح پلی‌زوم‌ها همراه با افزایش در مونوزوم‌های A.S میشود و این مساله نشانه شروع کاهش یافته برگردان است.
علیرغم کاهش کلی در شکل‌گیری پلی‌زوم در 144 ساعت پس از کمبود آب، mRNA پروتئین انتقال اسید لیپید مشهور، مربوط به کمبود آب، با مقدار زیادی از پلی‌زوم‌ها و محتویات LTP افزایش یافته همراه میشود. mRNAی اسموتین، نسخه دیگر استنباط کم رطوبتی نیز در خلال کم رطوبتی طولانی مدت با پلی‌زوم‌های بزرگ همراه می‌باشد. در مقابل، mRNAهایی که به کدگذاری پروتئین‌های بدون استرس می‌پردازند، پروتئین‌هایی مثل ریبولوز بیس فسفات کربوکسیل/زیر واحدهای کوچک (rbcS) را اکسیژنه کرده و فاکتور آغاز کننده اکاریوتیک (elF4A)4A را که از نظر فراوانی کاهش داده و به سمت پلی‌زوم‌های کوچک و ترکیبات غیرپلی‌زومی متمایل می‌کند و مشخص میشود که شروع برگردان (ترجمه) این mRNAها بوسیله کمبود رطوبت مورد آسیب قرار می‌گیرد. این نتایج نشان می‌دهد که تنظیم برگردان یک وسیله پاسخ تنظیم رطوبت بوده و تناوب برگردان mRNAهای مستقل در برگهای با سن مختلف، متمایز و مشخص می‌باشد.
واژگان کلیدی: پلی‌زوم‌ها، سنتز پروتئینی، ریبوزوم‌ها، تنباکو، برگردان و استرس کمبود رطوبت
مقدمه
پاسخ گیاهان پیچیده به استرس کمبود رطوبت بستگی به شدت (کاهش در پتانسیل آب). دوره استرس، اندام تجزیه و تحلیل شده و سن آن دارد. تغییرات در فشردگی ژن که ممکن است همانند سطح بعد از نسخه‌برداری در سطح نسخه‌برداری تنظیم شده باشد، پاسخ برجسته و معلومی به استرس کمبود رطوبت گیاه می‌باشد. با این وجود، مکانیزم‌هایی که در تنظیم فرآیندهای پس از نسخه‌برداری در پاسخ به استرس کمبود رطوبت دخیل هستند، هنوز مشخص و روشن نشده‌اند.
روابط خاص در الگوهای سنتز پروتئینی برگ در پاسخ به استرس کمبود رطوبت در گیاهان بالاتر رخ می‌دهد. بسیاری از مطالعات صورت گرفته، mRNAهای خاصی را شناسایی و معرفی کرده‌اند که پروتئین‌هایی را که در اثر استرس کمبود رطوبت انباشته می‌شوند، را کدگذاری می‌کنند. انباشته شدن تعدادی از این mRNAها و پروتئین‌هایی که نیاز به استنباط کمبود رطوبت دارند، موجب افزایش محتویات اسید آبسیسیک (ABA) میشود. فقط در مورد تعداد کمی از ژنها شاهد نمایش مستقیم تنظیم نسخه‌برداری تحریک کمبود رطوبت هستیم.
به عنوان مثال، انباشته شده mRNAی le16، باعث کدگذاری پروتئین انتقال لیپید مشهور (LTP) در گوجه میشود که در سطخ نسخه‌برداری و در پاسخ به افزایش سطح ABA در گوجه‌فرنگی تحریک میشود. در مقابل، در نسخه‌برداری هستک ریبولوز، بیس فسفات کربوکسیل/زیربخش‌های کوچک ژن‌های (rbcS) اکسیژنه می‌شوند و انباشتگی به حالت پیوسته mRNAی (rbcS) در پاسخ به کمبود رطوبت، آسیب می‌بیند. تعدادی از اجزای DNAی عمل کننده سیس برای نسخه‌برداری ارتقاء یافته ژنها تحت شرایط کمبود رطوبت مشخص و تعیین شده‌اند. علاوه بر مدولاسیون نسخه‌برداری، مکانیزم‌های پس از نسخه‌برداری که ثبات mRNA، برگردان mRNA و برگشت پروتئین را تعیین می‌کنند نیز ممکن است به تنظیم انباشتگی پروتئین تحریک شده بوسیله کمبود آب کمک کند.
در برگهای جدا شده از گوجه‌فرنگی، محتویات mRNA(ی) دو ژن نیازمند به ABA و le25 و l-1 آن، بوسیله نسخه‌برداری همانند وقایع بعد از نسخه‌برداری تنظیم می‌گردد. در برگهای تنباکو (نیکوتیانا تاباکوم) هم کمبود رطوبت و هم کاربرد ABA، باعث تحریک انباشتگی mRNA اسموتین (osm) میشود، گرچه پروتئین osm در برگ‌ها نامشخص بودند. اینکه آیا این تنظیم در سطح برگردان یا پس از برگردان روی داده است، هنوز مشخص نشده است. نهایتاًٌ اینکه مدارک تنظیم برگردان mRNA در طول خشک‌شدگی و آب‌پوشیس مجدد در خزه مقاوم در برابر خشکیدگی «تورتولا ودورالیس» مشاهده شد.
گزارش‌های قبلی نشان داده بودند که کمبود رطوبت موجب کاهش مشخص در سنتز پروتئینی در نهان‌دانگان میشود. همانطور که به صورت کاهش موثر در سطوح پلی‌زوم به صورت با مدرک مشخص می‌باشد. چندین استرس غیر زنده شامل محرومیت از اکسیژن و گرما، موجب کاهش در سطح سنتز پروتئیئنی شده و در برگردان انتخابی یک زیرمجموعه از mRNAها تاثیر بگذارد. چون سنتز پروتئین‌های تحریک شده بوسیله استرس تحت شرایط کم رطوبتی صورت می‌گیرد، آن هم علیرغم کاهش در سنتز پروتئین.