شناسایی ژن های کلیدی موثر در استقرار و تداوم حافظه تنش گرمایی در گیاهچه های آرابیدوپسیس با استفاده از داده های ریزآرایه

گیاهان قادرند از طریق به خاطر سپردن تنش گرمای قبلی (پرایمینگ)، نسبت به تنش های کشنده بعدی (برگشتی) تحمل گرمایی بدست آورند. اثر پرایمینگ که برای ساعت ها، روزها یا حتی نسل ها پس از تنش گرمایی برگشتی حفظ می شود، حافظه تنش گرمایی نامیده می شود. هدف از این مطالعه شناسایی ژن های کلیدی موثر در استقرار و تداوم حافظه تنش گرمایی است. در این مطالعه، داده های ریزآرایه پروفایل بیانی نمونه های آرابیدوپسیس از بانک داده های (Gene expression omnibus) GEO جمع آوری و ژن هایی با بیان افتراقی بر مبنای فعالیت بیشتر رونویسی شان تحت تنش برگشتی نسبت به تنش اول (مقایسه تیماری P+T/P) و همچنین القاء بیان پایدار تا 52 ساعت پس از فراغت از تنش (فاز حافظه) شناسایی شدند. سپس ژن های شناسایی شده به وسیله ابزارهای بیوانفورماتیک جهت دسته بندی هستی شناسی (Gene Ontology) و شبکه های برهم کنش پروتیینی (Protein-protein interaction networks) مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی هستی شناسی عبارت ها نشان داد که ژن هایی با بیان افزایشی عمدتا با پاسخ سلولی و خوگیری به گرما و تاخوردگی پروتیین مرتبط بودند. از طریق خوشه بندی شبکه برهم کنش پروتیینی در عبارت مربوط به "پاسخ به گرما "در مقایسه تیماری P+T/P، تعدادی از ژن های کلیدی موثر در استقرار حافظه تنش گرما نظیر HSP70T-2،HSP90 ، HSP60، AR192، HSP70، BIP2، J2، CLPB4، HOP3، HSP101، HSFA3، ROF1، HSFA2، HSP70B، CLPB3، MBF1C، FES1A شناسایی شدند. همچنین بر اساس تداوم بیان افتراقی ژن ها تا 52 ساعت پس از فراغت از تنش اول (فاز پرایمینگ) مشخص شد ژن هایی که در پایداری حافظه تنش گرما دخیل هستند عمدتا متعلق به اعضای خانواده پروتیین های شوک گرمایی کوچک (sHSPs) نظیر HSP17.6، HSP21، HSP17.6II، HAS32، HSP17.4، HSP18.2 و HSP22 بودند. علاوه بر این، در بررسی مسیرهای زیستی از طریق پایگاهKEGG (دانشنامه ژن ها و ژنوم های کیوتو) مشخص شد که ژن های حافظه تنش گرما عمدتا در مسیرهای پردازش پروتیین در شبکه اندوپلاسمی و فسفریلاسیون اکسیداتیو نقش داشتند. همچنین بررسی عناصر تنظیمی سیس در ناحیه پروموتری ژن های حافظه تنش نشان داد که خانواده فاکتورهای رونویسی bZIP، AP2;B3;RAV، MYB/SANT، HD-ZIP و GATA; tify دارای بیشترین جایگاه اتصال در ناحیه بالادست ژن های مذکور بودند. در مجموع این یافته ها اطلاعات مفیدی در خصوص آنالیز عملکردی و تنظیمی ژن های موثر در استقرار و تداوم حافظه تنش گرمایی و برهم کنش شبکه های پروتیینی آن ها ارایه داد که می توان از آنها در راستای بهبود ظرفیت تحمل گیاه تحت تنش شدید گرما استفاده کرد.