The Investigation of Aromatic Amino Acid Pathway in Potato (Solanum tuberosum) Using Bioinformatics Approaches

Abstract

AAA is produced by shikimate metabolic pathway and is used in the synthesis of various proteins, secondary metabolites, such as pigments, alkaloids, hormones and cell wall fragments. The amino acids L-Trp, L-Phe and L-Tyr AAA are synthesized from chorismate, a protein at the end of shikimate metabolic pathway. These amino acids are specific K1 and B9 vitamins and precursors of salicylic acid, an important part of the plant defense system. AAA's cannot be synthesized in animal cells; therefore, they have to be taken from plant-derived foods. Despite these important functions of AAA and its derivatives, other than microbial studies, very few studies have been conducted on AAA metabolic pathway, and their regualtion mechanism in the plants. Therefore, in this study, genes interacting with chorismate in AAA pathway was identified by correlating all genes within the genome. The results are of importance to contribute for understanding of shikimate pathway in potato.

Keywords

• Biyoinformatical,
• Potato,
• Aromatic amino acid pathway

Patates (Solanum Tuberosum) Bitkisindeki Aromatik Amino Asit Metabolik Yolağının Biyoinformatik Yaklaşımlarla İncelenmesi

Öz

Aromatik amino asitler (AAA) şikimat metabolik yolu ile elde edilirler ve protein sentezinden sonra çeşitli ikincil metabolitler olan pigmentler, alkaloidler, hormonlar ve hücre duvarı parçaları gibi öncü maddelerin sentezinde kullanılmaktadırlar. AAA olan L-Trp, L-Phe ve L-Tyr amino asitleri korizmattan şikimat metabolik yolunun sonunda meydana gelmektedirler. Bu amino asitler özellike K1 ve B9 vitaminleri ile bitki savunma sisteminin önemli bir parçası olan salisilik asitin öncü maddeleridirler. AAA’ler hayvan hücrelerinde sentezlenemediğinden bitkisel kaynaklı yiyeceklerden karşılanması gerekmektedir. AAA ve türevlerinin bu önemli fonksiyonlarına rağmen, mikrobiyal çalışmalar dışında AAA metabolik yolu ve bu amino asitlerin bitkilerdeki düzenlenme mekanizması üzerine son derece sınırlı çalışmalar yapılmıştır. Bu nedenle bu çalışmada patates (Solanum tuberosum) bitkisinde AAA’lerin sentez mekanizmasında yer alan bazı genlerin hangi genlerle ilişkili olduğu dolayısıyla nasıl düzenlendiği biyoinformatik yaklaşımlarla incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda AAA yolağındaki en önemli gen olan korizmat geni ile patates bitkisinde yer alan yaklaşık 39000 gen arasındaki ilişki ko-expresyon ağı ile belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışma sonuçları şikimat yolağının anlaşılmasına katkı sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• biyoinformatik,
• Patates,
• Aromatik amino asit yolağı

Kaynakça

1. Bentley R. The shikimate pathway—ametabolic tree with many branches. Crit. Rev. Biochem.Mol. Biol. 1990; 25:307–84.
2. Crone MR., Van Spronsen FJ., Oudshoom K., Bekhof J., Van Rijn G., Verkerk PH. Behavioural factors related to metabolic control in patients with phenylketonuria. J. Inherit. Metab. Dis. 2005; 28, 627–637.
3. Doong R., Gander J., Ganson R., Jensen R. The cytosolic isoenzyme of 3-deoxy-o-arabino-heptulosonate 7-phosphate synthase in Spinacia oleracea and other higher plants: Extreme substrate ambiguity and other properties. Plant Physiol. 1992; 84: 351-360.