In silico analyses of gene families involved in xyloglucan synthesis in barley (Hordeum vulgare L.)

Arpa, antik zamanlardan beri her dönemde ekilip biçilen en önemli bitkilerden bir tahıldır. Günümüzde en çok üretilen ekinlerde beşinci sırada yer almaktadır. Ekonomik öneminden ötürü, arpa birçok çalışmada ve bilmsel araştırmada tetkik edilmiş ve araştırma konusu olmuştur. Ksiloglukan (XyG) arpa hücre duvarlarının önemli bir bileşeni olup, hücre büyümesi sürecinde de yer almaktadır. XyG omurgası selüloz sentaz-benzer C enzimleri tarafından sentezlenirken, ksiloglukan ksilosil transferaz (XXT) tarafından gerçekleştrilen ksilosil eklenmesi en çok görülen yan zincir yapısıdır. Ksiloglukan galaktosil transferaz (XGT), ksiloglukan o-asetil transferaz (O-AcT), ve fukosil transferaz (FUT) gibi enzimlerin katalitik aktiviteleriyle birçok farklı yan zincir örüntüleri ksiloglukan yapısında gözlenebilir. Bugüne kadar, hiçbir bitkide ksiloglukan sentezinde görev alan genleri sistematik olarak inceleyen bir çalışma literatürde bulunmamaktadır. Bu çalışma, arpada farklı XyG sentezine dahil olan farklı gen ailelerinin in siliko analizini amaçlamıştır. Arpada birçok farklı polisakkarit mevcut olmasından dolayı, ikincil hedef olarak XyG sentezinde görev alan en olası aday genleri belirlemek amacıyla bu genlerin ortak ifade paternlerinin belirlenmesi olmuştur. Bu çalışmada CSLC, XXT, XGT, O-Act ve FUT gen grupları üzerinde çalışılmıştır. Protein dizi karşılaştırmaları ve filogenetik ağaçlar her grup arasındaki yakınlık seviyesini belirlemede kullanılmıştır. Bunun yanı sıra, halka açık bir RNA sekans verisinden FPKM değerleri hesaplanarak ekspresyon seviyeleri araştırılmıştır. Değerler Pearson Korelasyonuna dayanarak incelenip, her bir gen için ortak ekspresyon seviyeleri bulunmuştur. Ksiloglukan yapısının CSLC enzimlerinin ksiloglukan yapısına ötürü, analiz bu genlerin ortak ekspresyonuna odaklanılmıştır. HvCSLC3 geni ve birçok farklı XXT, XGT, O-AcT, ve şaşırtıcı bir biçimde, birkaç FUT ile görece en yüksek korelasyon değerlerini göstermiştir. Çalışılan genler arasında 4-6 haftalık arpa bitkilerinden alınan dokulardan en yüksek FPKM değerleri elde edilmiştir ve bu zaman aralığında ksiloglukana olan ihtiyaç arpada artmış olabilir. Bu çalışma, ileride arpadaki XyG biyosentezi üzerine yapılacak araştırmalara ve çalışmalara öncülük edecektir ve sadece mRNA/protein seviyesinde değil, ayrıca polisakkarit/karbonhidrat seviyesinde ve yapısal analizlerle de incelenmesinin önünü açacaktır.