Skip to main content
SUPERVISOR
اسماعیل ابراهیمی (استاد راهنما) بدرالدین ابراهیم سیدطباطبایی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Ali Taghados
محمدعلی تقدس

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Isolation and in silico characterization of key gene Taxadiene Synthase promoter on Taxol production pathway in yew
Taxol is one of the most effective anti-cancer drugs in recent years, which commonly is extracted from Taxus. Nowadays it is used as the most dominant anti-cancer agent with different mechanism from other antineoplastic drugs used in treatment of breast, ovarian, skin, lung and gullet cancers. Many efforts have been made for synthesis and semi-synthesis of Taxol, and also its extraction from cell culture, which none of them were efficient. Widespread use of this drug in medicine and limited production from plant sources, study and survey of biosynthesis mechanism and effective factors on increase synthesis Taxol is required. Vast research indicated that cooperation of environmental elicitors and regulatory elements in promoters of Taxol genes biosynthesis pathway have an important role in Taxol synthesis. The aim of this research is to identify and isolate the promoter of Taxadiene Synthase , the key gene in Taxol biosynthesis pathway in T. baccata , and also in silico promoter analysis to identify regulatory elements and transcription factors in this region. In this research walking DNA genome was used for identification and isolation of the promoter; and UTRdb, PlantCARE and PlantPAN software were used for in silico promoter analysis. The Taxadiene Synthase Promoter with 1578bp length was isolated; also some of transcription factors like ERF1, TBP, MYB and regulatory elements were found. Effect of ethylene on ERF1 and ABA in MYB causes increase in Taxol biosynthesis gene expression and eventually increase Taxol synthesis. Results of promoter analysis indicated some of special regulatory elements such as MBS, G-box and P-box that these elements receive environmental stress signals and regulate expression of Taxadiene Synthase gene in different conditions. Results showed that several endogenous and exogenous factors such as hormones, light, cold, heat and salinity induce Taxadiene Synthase gene Promoter and gene expression. It is expected that with getting effective environmental elicitors together to induce Taxadiene Synthase gene expression finally Taxol biosynthesis increase. Keywords: Taxol, Taxadiene Synthase , Promoter analysis
تاکسول یکی از موثرترین داروی‌های ضدسرطان در سال‌های اخیر می‌باشد که غالباً از گیاه ‌سرخدار ‌استخراج می‌شود. این ماده در حال حاضر به‌عنوان مهم‌ترین ترکیب طبیعی‌ ضدسرطان با مکانیسمی متفاوت از سایر داروهای مشابه در این زمینه، در سراسر دنیا برای درمان انواع سرطان‌ها از جمله سرطان پوست، ریه، مجاری ادرار، مری، غدد لنفاوی و غیره به طور موثر مورد استفاده قرار می‌گیرد. تلاش‌های فراوانی برای سنتز کامل و سنتز نیمه ‌مصنوعی تاکسول و همچنین استخراج آن از کشت‌های سلولی صورت گرفته که هر کدام از این روش‌ها مشکلات خاصی را به دنبال دارند. با توجه به مصرف فراوان این ماده در پزشکی و همچنین محدودیت تولید آن از منابع گیاهی لازم است تا مکانیسم بیوسنتز آن و همچنین عوامل موثر در افزایش تولید تاکسول به‌طور کامل مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد. همکاری مشترک بین الیسیتورهای محیطی و عناصر تنظیمی موجود در راه‌اندازهای ژن‌های دخیل در مسیر سنتز تاکسول نقش بسزایی در میزان تولید این ماده دارند. لذا مطالعه‌ی حاضر، با هدف شناسایی و جداسازی راه‌انداز ژن کلیدی تاکسادین‌سینتاز در مسیر سنتز تاکسول در گیاه T. baccata و همچنین آنالیز این ناحیه به‌منظور شناسایی عناصر تنظیمی و عوامل رونویسی درگیر با راه‌انداز انجام شد. در این تحقیق از روش پیمایش DNA جهت شناسایی و جداسازی راه‌انداز و از نرم‌افزارهای UTRdb، PlantCARE و PlantPAN برای بررسی این ناحیه استفاده گردید که طی آن راه‌انداز ژن تاکسادین‌سینتاز به طول 1578 نوکلئوتید جداسازی و علاوه بر آن، تعدادی از عوامل رونویسی مانند ERF1، TBP و MYB و همچنین عناصر تنظیمی پاسخ‌دهنده به الیسیتورهای داخلی و خارجی شناسایی شدند. مطالعه‌ی راه‌انداز این ‌ژن نشان می‌دهد که افزایش اتیلن که در شرایط تنش محیطی نظیر خشکی و شوری حاصل می‌گردد، موجب بیان عامل رونویسیERF1 شده و ژن تاکسادین‌سینتاز را فعال کرده و در نتیجه تاکسول تولید می‌گردد. همچنین، عامل MYB نیز با دریافت پیام تنش اسمزی حاصل از افزایش آبسزیک‌اسید، بیان ژن‌های پاسخ دهنده به این هورمون را کنترل می‌کند. نتایج حاصل از آنالیز ناحیه‌ی راه‌انداز ژن تاکسادین‌سینتاز در سرخدار بر حضور چندین عنصر تنظیمی ویژه نظیر توالیMBS، جعبه‌ها‌یG و P دلالت دارد که سیگنال تنش‌‌های محیطی را دریافت و بیان این ژن را در شرایط مختلف تنظیم می‌نمایند. وجود موتیف‌های متعدد القاء شونده توسط نور بیانگر اهمیت این الیسیتور در افزایش تاکسول در سرخدار می‌باشد. از این‌رو، افزایش بیان این ژن توسط الیسیتورهای داخلی و خارجی موثر در فعال کردن عناصر تنظیمی راه‌انداز ژن تاکسادین‌سینتاز امکان‌پذیر است؛ که درنهایت منجر به افزایش سنتز تاکسول در گیاه می‌شود. این نکته حائز اهمیت است که نتایج بدست آمده در این پژوهش حاصل آنالیزهای نرم‌افزاری بوده و به مطالعه و کاربرد الیسیتورها در شرایط طبیعی گیاه به‌منظور افزایش این ماده، نیاز دارد. انتظار می‌رود که فراهم شدن عوامل محیطی موثر در القای ناحیه‌ی راه‌انداز ژن تاکسادین‌سینتاز، موجب بیان بیشتر این ژن کلیدی و در نتیجه موفقیت در تولید تجاری تاکسول گردد. واژه‌های کلیدی: تاکسول، تاکسادین‌سینتاز، آنالیز راه‌انداز(پروموتر)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی