Gyógynövény: Nyílt hozzáférés

Gandhimathi A 1, Margaret Sunitha S 1, Pritha Ghosh 1, Harini K 1, Hariprasanna Meenakshi Iyer S 1, Adwait Joshi G 1, Snehal Karpe D 1, Mahita J 1, Manoharan Malini 1, Oommen Mathew K 2, Eshita Mutt 1, Mahantesha Naika 1, Nithin Ravooru 1, Sathyanarayanan Nitish 1, Shaik Naseer Pasha 1, Upadhyayula Raghavender S 1, Rajas Rao M 1, Mohamed Shafi K 1, Prashant Shingate N 1, Anshul Sukhwal 2, Atul Upadhyay K 1, Rithvik Vinek és Ramanathan Sowdhamini 1 *

1 Nemzeti Biológiai Tudományos Központ (TIFR), GKVK Campus, Bangalore, Karnataka, India

2 SASTRA Egyetem, Tirumalaisamudram, hanjavur, Tamil Nadu, India

* Levelező szerző: Ramanathan Sowdhamini
Nemzeti Biológiai Tudományos Központ (TIFR), GKVK Campus, Bangalore-560 065, Karnataka, India
Email: [e-mail védett]

Kapott dátum: 2016. január 01 .; Elfogadott dátum: 2016. január 22 .; Közzététel dátuma: 2016. január 25

Idézet: Gandhimathi A, Sunitha SM, Ghosh P és mtsai. Cissus quadrangularis genomtervezet a gyógyászati értékek tisztázása érdekében. Herb Med. 2016, 2: 1. doi: 10.21767/2472-0151.10007

Absztrakt

A Cissus quadrangularis a gyógynövény a Vitaceae családba tartozik, és általában India, Ceylon, Kelet-Afrika, Malajzia és Thaiföld trópusi régióiban található meg. Veldt-szőlőnek nevezik, és hagyományos gyógyszer az ízületek és a csontok egészségére, és ígéretesnek bizonyul a csontnövekedés elősegítésében. Az egész növényt szájon át történő hidratálásra használják, míg a levél növényen, szár, és gyökérkivonatok ennek a növénynek fontos szerepe van a különféle betegségek kezelésében. Ez az évelő növény nagyon hatékonynak bizonyult különböző emberi betegségek esetén, mint például csontritkulás, asztma, köhögés, aranyér és gonorrhoea. Itt közöljük az I - TUH 189. sz. Változat Cissus quadrangularis első genomszekvencia-tervezetét, amely genetikai alapot nyújt a növény fontos aktív komponenseinek tanulmányozásához. Összeállítottunk egy 313 Mb méretű vázlatgenomot, amely lefedi a Vitis vinifera legközelebbi genomjának 64,27% -át, és 36 325 fehérjét azonosítottak genom annotációval.

Kulcsszavak

Másodlagos metabolitok; Genom annotáció; Ismételje meg az elemeket; Összeszerelés

BEVEZETÉS

A következő generációs szekvenálási (NGS) technológiák lehetővé tették a nem modell vagy árva növényfajok genomi erőforrásainak gyors és hatékony fejlesztését [1-3]. Viszonylag új kutatási terület az őshonos növényi genomok vizsgálata bizonyítottan gyógyhatású hatóanyagainak genetikai jellemzésének és genetikai alapjainak megfejtésére. A növények nagy választékából származó növényi másodlagos metabolitok számos emberi betegségben érintettek, ideértve a rákot, a cukorbetegséget, a bakteriális, parazita és gombás fertőzéseket. A metabolitok termelésében részt vevő útvonalakat molekuláris szinten kell megfejteni a genom információinak felhasználásával. Az Indiában őshonos fontos növényfajok teljes genomelemzése az első nagy lépés a gyógyászati értékük teljes molekuláris megértésének elérésében. A genomi információk a gyógynövények területén nagyon korlátozottak, és aranyos lehetőséget nyújtanak számunkra a genetikai felépítés kivizsgálására és a nagy áteresztőképességű teljes genomelemzés megkezdésére.

A Vitaceae családba tartozó Cissus quadrangularis általában India, Ceylon, Kelet-Afrika, Malajzia és Thaiföld trópusi régióiban található meg [4]. Ez egyéves vagy évelő gyógynövény, egész levelek, zöldes árnyalatú színűek, meleg trópusi éghajlatot igényelnek, és szárvágásokkal szaporítják. Szanszkritul „csontbeállítónak”, „Asztiszamdhaninak” és hindiul „Hadzsódnak” nevezik. Indiában a köznép használta a törések gyógyulási folyamatának elősegítésére [5]. A növények minden részét gyógyászati célokra használják kivonatok és porok formájában [6]. Hagyományosan a Cissus quadrangularis-t évek óta használják a csontok és szövetek gyógyulásának elősegítésére, fájdalomcsillapítóként, fertőzések kezelésére, anabolikus szerként, valamint a fogyás és a testsúly-szabályozás elősegítésére [7]. A csontgyógyító tulajdonság mellett a Cissus quadrangularis antioszteoporotikus [8], antioxidáns [9], antimikrobiális [10], fájdalomcsillapító és gyulladáscsökkentő [11], inzulinrezisztens [12], fekélyellenes. és gyomorvédő tulajdonságok [13] (Asztal 1).

S Nincs tulajdonságérték

1	Genom méret (bp)	312,971,854
2	Állványok teljes száma	336,794
3	A folytatások teljes száma	753,355
4	GC-tartalom (%)	35,90%
5.	N50 (bp)	5,714
6.	Fehérjét kódoló régió	36,325

Asztal 1: A Cissus quadrangularis genom összeállításának és annotációjának jellemzői.

A Cissus quadrangularis fitokémiai elemzése számos gyógyászatilag fontos növényi másodlagos metabolit jelenlétét tárta fel, köztük az α - és β-amirint, β-szitoszterint, Quercetin, kaempferolt, stilbene-származékokat, kvadrangularinokat A, B, C, resveratrolt és nagy mennyiségű kalciumot és C [14-16]. A szakirodalom az egyes növényi szövetek és specifikus másodlagos metabolitok információival foglalkozik a betegségek gyógyításában betöltött szerepükkel kapcsolatban. Eddig nem volt egyértelmű információ a másodlagos metabolitok jelenlétéről a Cissus quadrangularis genetikai és metabolikus útvonalainak szintjén. Itt beszámolunk a Cissus quadrangularis genomtervezetéről, és ezek az adatok megkönnyítik az átfogóbb elemzést a gyógyászatilag fontos másodlagos metabolitok termelésében részt vevő gének és útvonalak megfejtésére.

Mód

A Cissus quadrangularis genomi DNS-ét Qiagen Plant genomi DNS extrakciós készlet alkalmazásával extraháltuk a levélmintákból. A végső DNS-mintát nukleázmentes vízzel eluáltuk, és a minták minőségét Nanodrop (GE NanoVue) alkalmazásával teszteltük. A kivont minták koncentrációja:

50 ng/μL a Qubit fluorométerrel mérve. A vázlatgenomot az Illumina HiSeq 1000 platform páros végű (PE) könyvtár segítségével szekvenálta, 350 bp méretű betétmérettel. 336 794 olvasmányt kaptunk a PE könyvtárból, és a FASTX-Toolkit (https://hannonlab.cshl.edu/fastx_toolkit/) használtuk az olvasások minőségének ellenőrzésére. Az alacsony minőségű leolvasásokat levágtuk, és a Q20 alatti minőségi pontszámokat elutasítottuk. A jó minőségű leolvasásokat tovább használták a de novo genom összeállításához a SOAP denovo2 alkalmazásával [17]. Különböző 23 és 59 közötti K-mereket alkalmaztunk két lépésmérettel a genom összeállításához. Az összeállított vázlatgenomot tovább hasznosították funkcionális annotációhoz a MAKER program [18] alkalmazásával, az AUGUSTUS génpredikciós eszközzel [19], amelyet Arabidopsis thaliana-ra oktattak.

Eredmények

A legjobb 312 Mb-os összeszerelést 31-es K-mer-nél értük el. Az N50 állvány 5,7 Kb, 6206 állvány, amelyek hossza meghaladja a 100 bp-ot és a leghosszabb 111 Kb-os állványhosszúságú. Az összeállított genom ismétlődő elemeit a Repeat Scout (1.0.5 verzió) [20] és a Repeat-Masker (https: // www. Repeatmasker.org/) (4.0.3 verzió) segítségével azonosítottuk. Az összeállított genom 18,20% -a maszkos volt az ismétlődő elemek megléte miatt.

A MAKER-csővezetéken eredetileg összesen 62 719 gént jósoltak. A redundancia 100% -os szekvenciaazonossággal történő eltávolítása után CD-HIT alkalmazásával 36 325 fehérjét ismertek fel a végső proteomként. A CEGMA programot [21] az alapvető eukarióta gének alapvető készletének azonosítására hajtották végre. Ezen esszenciális gének körülbelül 53% -át (248-ból 132-et) azonosítottuk genom-összeállításunkból. A Cissus quadrangularis vázlat genomját az NCBI-nél helyezik el (SAMN03223842 biominta hozzáférési szám). Folyamatban vannak a metabolit útvonalhoz kapcsolódó gének jellemzésére irányuló további munkák, amelyek célja funkcionális kontextusuk és az előre jelzett fehérjék ortológiai kapcsolatának tisztázása.