פרויקט בקורס מבוא לביואינפורמטיקה

פרויקט בקורס מבוא לביואינפורמטיקה

חיפוש מנגנון בקרת ביטוי חדש בטפילים פוליציסטרונים ובחד תאים נמוכים,

unfoldedהפועל על עיקרון מנגנון protein response.בשמר וביונקים

מעוז מיכלרובין גיל

•Leishmania-ו ,trypanosoma הם טפילים חד תאיים ,פוליציסטרונים.

מנגנוני בקרת ביטוי בטפילים פוליציסטרונים

אולם איך מבוטאים בזמן העקה רק חלק מהגנים גדולה??RNAמתוך יחידת

אורגניזמים אלה ייחודיים באופן אירגון הגנום: •- גנים המקודדים לחלבונים שונים ערוכים ברצף

ועוברים שעיתוק כיחידה אחת.- הבקרה על רמת החלבונים בשלבי ההתמינות של

אורגניזמים אלו נעשית בעיקר לאחר השיעתוק.

ידוע כי התמינות הטפילים מתרחשת בתנאי עקת חום.•

בשמר unfolded protein responseמנגנון מוחזק ע"י צ'אפרון. Ire1. חלבון 1

ER. בזמן עקה חלבונים ב-2.misfoldingעוברים

.Ire. הצ'אפרונים עוזבים את ה-3

4 .Ire1.עובר דימריזציה וזרחון עצמי

5 .Ire1 חותך intron-ב mRNA של פקטור השיעתוק

HAC1.6 .HAC1.מתורגם לחלבון

גורם לביטוי HAC1. חלבון 7גנים הנדרשים לטיפול

בעקה.

RNA – מנגנון ייחודי לחיתוך Ire1חלבון

קינאז

אנדוריבונוקלאז

מבנה ייחודי:דומיין קינאז ואחריו דומיין אנדוריבונוקלאז.

HAC1 – mRNA:נמצא בתא כל הזמן, ורק בזמן עקה,

מתבטא Ire1לאחר החיתוך על-ידי לחלבון.

ER

:RNAחיתוך זרחון הקינאז גורם להפעלת דומיין

שבקצותיו שני intronאנדוריבונוקלאז שמזהה , וחותך אותו ללא HAC1 ב- stem-loopsמבני

.spliceosomesתיווך של

הגדרת הבעיה ולאיזור Ire1מטרתינו היא חיפוש הומולוגים לחלבון ה-

בחד תאים אאוקריוטים נמוכים HAC1-mRNAהחיתוך של בכלל, ובטפילים בפרט.

animals

fungi

plants

ciliates

Slime molds

flagellates

מציאתם תוכל לרמז על קיום מנגנון בקרה שלאחר שיעתוק חדש, אשר בתנאי עקה גורם לחיתוך אזורים ספציפיים ב-

RNA אשר מוביל לביטוי גנים האחראים לשינויים ההתפתחותיים הנדרשים בטפיל.

בחירת חלבונים להשוואה מתוך אורגניזמים רלוונטיים •.Ire1 על ה- standard protein-protein Blastעל ידי

:Ire1הומולוגים ל-

חקירת איזה חלק מתוך אזורי ההתאמה המקומיים • שייכים לדומיין הקינאז של Blastשהתקבלו על ידי ה-

, איזה חלק שייך לדומיין האנדוריבונוקלאז שלו, Ire1ה-. Swiss portואיזה חלק שייך לדומיינים האחרים על ידי

ושל החלבונים Ire1חיזוי המבנה השניוני של ה-•.Psipredהמושווים על ידי

השוואת המבנים השניוניים שהתקבלו בדגש על הדומיינים •קינאז ואנדוריבונוקלאז.

והכלים העבודה דרך

חיפוש הומולוגים באורגניזמים רלוונטיים על-ידי•standard nucleotide nucleotide Blast -על רצף ה

HAC1. MFOLD על ידי RNA Hac1חיזוי מבנה שניוני של ה- •

באורגניזמים הרלוונטים, RNA וחיפוש מבנים דומים של.Ire1בעיקר באזור הנחתך על ידי ה-

:HAC1הומולוגים ל-והכלים העבודה דרך

תוצאות

החלבונים הנבחרים:

putative mitogen-activated protein kinase kinase 2 [Leishman mexicana [

putative protein - strong similarity to unknown protein [[Diktyostlium discoideum

Calcium-dependent protein kinase [ [Plasmodium falciparum

Plasmodium 67.88e-10580

Diktyostlium 1578e-371431

Leishmania69.32e-101090

מספר חומצות ScoreE-valueהאורגניזםאמיניות

לחלבונים הנבחרים:Blastתוצאות

Leishmania.כל ההתאמות התקבלו בדומיין הקינאז :

תוצאות השוואת ההתאמות לפי דומיינים:

Diktyostlium: 71% מההתאמות התקבלו בדומיין התקבלו בדומיין האנדוריבונוקלאז.29%הקינאז, ו-

Plasmodium: 82%,מההתאמות התקבלו בדומיין הקינאז התקבלו בדומיין האנדוריבונוקלאז. 18%ו -

מבנים השוואת תוצאותשניוניים:

Ire1בכל החלבונים התקבל דמיון רב במבנה השניוני ל-בדומיין הקינאז. )צפוי....(

:Diktyostliumחלבון ה- באזור זה נמצא דמיון רב באופן יחסי בין המבנים

השניוניים אשר נחזו לשני החלבונים. CCCC CCCCCCCCCCCCCCCCC CCCHHHHHHH CCCCCCC CCCCCCCCCCCHHHHHHHHHHH CCCCC HHHHIre1: FWPKSKKLEFLLKVSDRLEIEN RDPPSALLMKF DAGSDFV IPSGDWTVKFDKTFMDNLERYRKYH S SKLMDL FW + +K++F + L+ N + S LL + D + S W D + D++ E Y ++ DLDdp: FWSTNEK IKFYESSLNLLKDPNNSQSKHSKLLNYYQNDNSGGVLFLSKPWNQI IDPFL I DHVENNNAYQYDYQVRDL CCCCCCC CCCCCCCCCCCCCCCCCCHHHHHHHHH HHCCCCCCCCCCCHHHCCC HHHHHHHCCCCCCCCCHHHHH  HHHHHHHCCCCCCCCHHHHHHCCCCC C CCCCHHH H CCCH HH H H HHHHHHHHIre1: LRALRNKYHHFMDLPED I AELMGPVP D GFYDYF T K R FPN L L I G VYM IVKEN +R + RN H D+ I + P + YF + F P+ L L +Y K++Ddp: VRC I RNSLVHHKD I LRS I TQQQ NLP P S S KE F AN DCLK S QE SV LL YF E C KF PD L L F HLY QQF KKS HHHHHHHHHHHHHHHH HHHHCCCC HHH HH HHC C CCCC CC CHHH HHH H HCCHH H HHHHH HHHHC

עובדה זו בצירוף תוצאות הדמיון במבנה הראשוני של דומיין זה מחזקת את ההשערה כי לחלבון זה עשוי

.Ire1להיות תפקיד דומה לזה של חלבון ה-

השוואת המבנה השניוני בדומיין האנדוריבונוקלאז של :Ire1ה-

: Plasmodiumחלבון ה- התקבל דמיון מסוים במבנה השניוני, אך לא ניתן לומר

האם זהו דמיון משמעותי.

השוואת המבנה השניוני בדומיין האנדוריבונוקלאז של :Ire1ה-

CCCCCCCC CC CC CCC CCCC CCCCCCHHHHHHHHCC CCCC CCC CCCCCC CC CCHHHIre1: FWPKSKKLE F L LKV S DRLE I ENRDPP SA LLMKF DAGSDF V IP SGDWTV KF DKTFM W K KK F + + + + LL+ KF + + I S D+ V K TF+Pfp: WFKKKKYAFNMDMKMDIHVLE NFKN YGLLLKFQKL AMT I I AQQSNDYDVEK LKS TF L CCC CCCCCCC CC CC CCCCCHHHHCCHHHCCHHHHHHHHHHHCCCCHHHHHHHHHHHH

HHHHHHHHCCCCCHHHHHHHHHHHCCCCCCCCHHHHHHCCCCCCCCCCHHHHCCCHHHHHHHHHHHHHCCCCHHHHHHCCCIre1: DNLERYRK YHSSKLMDLL RALRNKYHHFMDLPED I AELMGPVPDGFYDYFTK RFP NLL I GVYM IVKEN LSDDQ I LRE F LYS Pfp: VLDEDGKGY I TKEQLKKG LEKDGLKLPYN FDLLL DQ IDS DGSGKI DYTEFI A AALDRKQLS KK LI YCAFRV FDVDNDGE IT HCCCCC CCCCCHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HH HCCCCCCEE EHHHHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHCCCCCC CC

:leishmaniaחלבון ה-התקבל דמיון חלש בלבד במבנה השניוני בדומיין זה.

השוואת המבנה השניוני בדומיין האנדוריבונוקלאז של :Ire1ה-

HAC1 mRNAתוצאות חיפוש הומולוגים ל-

חיפוש לפי הרצף לא הניב אף תוצאה משמעותית.

: שניוני מבנה לפי חיפוש

אינו סובסטרט ייחודי מבחינת Hac1 סביר כי ה- •רצף הנוקלאוטידים שלו עבור יכולת החיתוך של ה-

Ire1.

RNAאי מציאת הומולוגים לא שוללת הימצאות •הנחתך בצורה דומה בטפילים ובחד תאים נמוכים.

מסקנות

מסקנות)הפוליציסטרונית( - לא נתגלו leishmania טפיל ה-•

רמזים המעידים על קיום מנגנון בקרה חדש בניגוד להשערתינו.

- התוצאות אינן משמעותיות Plasmodium טפיל ה-•במידה מספקת. לא ניתן להסיק מהן על קיום או אי

קיום של המנגנון המבוקש.

- נמצאו סימנים משמעותיים Diktyostlium חד התא •למדי כי החלבון שהושווה דומה במבנהו ובתפקידו ל-

Ire1 ולכן ייתכן כי בזמן עקה הוא נוטל תפקיד בבקרת ביטוי גנים הדרושים להתמיינות, על ידי חיתוך ספציפי

.RNAשל

מסקנות

animals

fungi

plants

ciliates

Slime molds

flagellates

עתידיים מחקר כיווני

מחקר ביולוגי אשר יאשר את השערתנו לגבי •.Diktyostliumתפקידו של החלבון ב-

, ושל החלבונים Ire1פתרון המבנה השלישוני של •שחקרנו, והשוואתם.

סוף!