Transcriptome-Based Examination of Putative Pollen Allergens of Rice (Oryza sativa ssp. japonica)

ABSTRACT

Pollen allergens are among the most abundantly transcribed and translated products in the life history of plants, and particularly grasses. To identify different pollen allergens in rice, putative allergens were identified in the rice genome and their expression characterized using the Affymetrix 57K rice GeneChip microarray. Among the most abundant pollen-specific candidate transcripts were Ory s 1 beta-expansin, Ory s 2, Ory s 7 EF hand, Ory s 11, Ory s 12 profilin A, Ory s 23, glycosyl hydrolase family 28 (polygalacturonase), and FAD binding proteins. Highly expressed pollen proteins are frequently present in multiple copy numbers, sometimes with mirror images located on nearby regions of the opposite DNA strand. Many of these are intronless and inserted as copies that retain nearly exact copies of their regulatory elements. Ory s 23 reflects low variability and high copy number, suggesting recent gene amplification. Some copies contain pseudogenes, which may reflect their origin through activity of retrotransposition; some putative allergenic sequences bear fusion products with repeat sequences of transposable elements (LTRs). The abundance of nearby repetitive sequences, activation of transposable elements, and high production of mRNA transcripts appear to coincide in pollen and may contribute to a syndrome in which highly transcribed proteins may be copied and inserted with streamlined features for translation, including grouping and removal of introns.

INTRODUCTION

Pollen allergens represent a major human health challenge that is particularly pernicious among wind- pollinated seed plants and particularly the grasses (Mohapatra et al., 2005). Often, these proteins are among the most abundantly producedproteins in their life history. These proteins may play a biological role in facilitating and enabling the elongation of the pollen tube, which may occur through controlling the internal metabolism of the tube and modifying the immediate environment of the tube. In anemophilous plants such as rice, pollen is at least partially desiccated and is protected by a thick layer of proteins and a lipid coat which together provide a barrier effect. Both proteins and lipids in rice may be implicated in allergic response to pollen (Asero et al., 2007; Sen et al., 2003). Not surprisingly, genes that produce these proteins are frequently present in multiple copies, and are frequently closely situated to one another.

چکیده

آلرژی زا گرده ها از میان فراوان ترین محصولات رونویسی شده و ترجمه شده در تاریخ زندگی گیاهان و به ویژه گیاهان علفی هستند. برای شناسایی آلرژن های مختلف گرده در برنج، آلرژن های احتمالی در ژنوم برنج شناسایی شده و بیان آنها با استفاده از میکروسکوپ GeneChip برنج Affymetrix 57K مشخص شد. در میان رایجترین کاندیداهای گرامیداشت خاص، عبارتهای Ory S1 بتا-Expansin، Ory s2، Ory’s 7 EF، Ory’s 11، Ory’s 12 Profilein A، Ory’s 23، Glycosyl Hydrolaas family 28 (Polygalacturonase) و پروتئین های اتصال FAD. پروتئین های گرده افشانی اغلب در تعداد چندین نسخه وجود دارد، گاهی اوقات با تصاویر آینه واقع در مناطق مجاور رشته DNA متضاد. بسیاری از این ها بی عیب و نقص هستند و به عنوان کپی هایی که تقریبا دقیق از عناصر قانونی خود را حفظ می کنند قرار می گیرند. Ory 23 نشان دهنده تغییرات کم و تعداد کپی بالا است، که نشان دهنده تقویت ژن اخیر است. بعضی نسخه ها حاوی pseudogenes هستند، که ممکن است منشأ آنها را از طریق فعالیت مجدد حمل و نقل بازتاب دهد؛ برخی از توالی های آلرژیک احتمالا محصولات فیوژن را با توالی های تکراری عناصر قابل انتقال (LTRs) حمل می کنند. فراوانی توالی های تکراری در نزدیکی، فعال سازی عناصر قابل انتقال و تولید بالا رونوشت های mRNA به گرده افشان هم می رسند و ممکن است به یک سندرم متصل شوند که در آن پروتئین های بسیار رونویسی ممکن است با ویژگی های ساده برای ترجمه، از جمله گروه بندی و حذف انترن ها است.

مقدمه

آلرژی گرده ها گرده افشان یک چالش بزرگ سلامت انسان است که به ویژه در میان گیاهان بذر و گرده افشانی شده با باد و به خصوص گیاهان آسیب دیده است (Mohapatra et al.، 2005). اغلب این پروتئین ها در میان پروتئین های فراوان تولید شده در طول زندگی خود هستند. این پروتئین ها ممکن است نقش بیولوژیک ایفا کنند و باعث تسهیل و تقویت طول لوله گرده می شوند که ممکن است از طریق کنترل متابولیسم داخلی لوله و تغییر محیط فوری لوله باشد. در گیاهان anemophilous مثل برنج، گرده حداقل بخشی از خشک شدن است و توسط یک لایه ضخیم از پروتئین ها و یک پوشش چربی محافظت می شود که با هم یک اثر مانع ایجاد می کند. هر دو پروتئین و چربی در برنج ممکن است در پاسخ حساسیتی به گرده دخالت داشته باشند (Asero و همکاران، 2007؛ سن و همکاران، 2003). جای تعجب نیست که ژن هایی که این پروتئین تولید می کنند اغلب در چندین نسخه حضور دارند و اغلب به یکدیگر نزدیک می شوند.

Year: 2008

Publisher : IEEE

By : Scott D. Russell , Prem L. Bhalla and Mohan B. Singh