Asmada (Vitis vinifera L.) HSF ve HSP90 genlerinin biyoinformatik analizleri
Bioinformatic analysis of HSF and HSP90 genes in grapevine (Vitis vinifera L.)
Yazar: MUHAMMAD MUBARAK ISA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİNE DİLŞAT YEĞENOĞLU
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Tarımsal Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Abiyotik stres = Abiotic stress ; Biyoinformatik = Bioinformatics ; Filogenetik = Phylogenetic ; Sıcaklık şoku proteinleri = Heat shock proteins ; Transkripsiyon faktörleri = Transcription factors

Özet:
Üzüm üretimi, çeşitli abiyotik stresler nedeniyle önemli kayıplarla karşı karşıyadır. Asmanın bu streslere nasıl tepki verdiğini anlamak, daha iyi yetiştirme teknikleri geliştirmek için çok önemlidir. Isı şoku transkripsiyon faktörleri (HSFs) ve ısı şoku protein 90 (HSP90) bitki stres dayanıklılığında önemli proteinlerdir. Biyoinformatik analizler aracılığı ile, asmalardaki HSF ve HSP90 gen ailelerini tanımlanmıştır. Asma genomunda 16 VvHSF ve 22 VvHSP90 geni tespit edilmiştir ve bunlar sırasıyla üç gruba (A, B, C) ve dört gruba (I, II, III, IV) ayrılmıştır. VvHSF proteinleri 22.99 ila 58.81 kDa arasında değişen moleküler ağırlıklara sahip olup ve pH 4.93 ila 9.19 arasında izoelektrik noktaları ile hepsinin kararsız olduğu bulunmuştur. VvHSP90 proteinlerinin moleküler ağırlıkları 41,74 ila 167,38 kDa arasında değiştiği saptanmış, izoelektrik noktaları pH 4,74 ila 9,31 arasında tespit edilmiştir. Kromozomal analiz, VvHSF genlerinin 11 kromozom üzerinde, VvHSP90 genlerinin ise 13 kromozom üzerinde bulunduğunu göstermiştir. Hücre altı lokalizasyon tahminleri, tüm VvHSF'lerin çekirdekte olduğunu, VvHSP90'ların ise çoğunlukla sitoplazmada bulunduğu, bazılarının plazma membranında ve çekirdekte yer aldığını göstermiştir. Motif analizi sonucunda ilgili proteinlerin benzer motif modellerini paylaştığı ortaya konulmuştur, bu nedenle işlevsel benzerlikler olduğu düşünülmektedir. Ekzon-intron yapı analizi, çoğu VvHSF geninin bir introna sahip olduğunu, VvHSP90 genlerinin ise 2 ila 20 intron içerdiğini göstermiştir. Üç boyutlu modelleme ile hem VvHSF hem de VvHSP90 proteinlerinin ağırlıklı olarak α-heliks katlanma özelliğine sahip olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, üzümdeki HSF ve HSP90 gen ailelerinin genetiği ve işlevleri hakkında elde edilen kapsamlı bulgular ile, gelecekteki araştırmalara ve ıslah stratejilerine yardımcı olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Grape production faces significant losses due to various abiotic stresses. Understanding how grapevines respond to these stresses is crucial for developing better cultivation techniques. Heat shock transcription factors (HSFs) and heat shock protein 90 (HSP90) are important proteins in plant stress response. We identified and studied the HSF and HSP90 gene families in grapevines using bioinformatic analysis. We identified 16 VvHSF and 22 VvHSP90 genes in the grape genome, categorizing them into three groups (A, B, C) and four (I, II, III, IV), respectively. The VvHSF proteins have molecular weights ranging from 22.99 to 58.81 kDa and are all unstable, with isoelectric points between pH 4.93 and 9.19. VvHSP90 proteins vary from 41.74 to 167.38 kDa, including stable and unstable members, with isoelectric points from pH 4.74 to 9.31. Chromosomal analysis showed that VvHSF genes are present on 11 chromosomes, while VvHSP90 genes are located on 13 chromosomes. Subcellular localization predictions indicated that all VvHSFs are nuclear, whereas VvHSP90s are mostly cytoplasmic, with some located in the plasma membrane and nucleus. Motif analysis revealed that related proteins share similar motif patterns, suggesting functional similarities. Exon-intron structure analysis indicated that most VvHSF genes have one intron, whereas VvHSP90 genes have between 2 and 20 introns. Three-dimensional modeling demonstrated that both VvHSF and VvHSP90 proteins predominantly feature α-helix folding. Cis-acting regulatory element analysis identified many elements related to hormone and stress responses, highlighting the roles of these genes in various pathways. These findings provide comprehensive insights into the genetics and functions of HSF and HSP90 gene families in grapes, paving the way for future research and improved cultivation strategies.