Pengawalaturan pengekspesan gen Stress-Associated Protein 2 (AtSAP2) dalam Arabidopsis thaliana ketika tekanan kemarau dan saliniti melalui pengikatan faktor transkripsi etilena (RAP2.4) pada tapak pengikat promoter AtSAP2

Abstract

Perubahan iklim global menyebabkan tekanan abiotik yang menjejaskan pertumbuhan dan produktiviti pertanian sekaligus menggugat keselamatan makanan. Dalam menghadapi tekanan abiotik, tumbuhan telah mengembangkan mekanisme pengawalaturan yang kompleks dan melibatkan pengekspresan gen berkait tekanan abiotik hasil gerak balas terhadap perubahan persekitaran. Antara gen yang penting dalam gerak balas tekanan abiotik adalah gen dari keluarga Stress Associated Protein yang mana merupakan protein jejari zink dengan kehadiran 2 motif utama iaitu A20 dan AN1 pada terminal N dan C. Selain itu, kehadiran faktor transkripsi berkait tekanan yang membantu dalam pengawalaturan gen juga amat penting. Faktor transkripsi lazimnya mengawalatur pengekspresan gen sasaran dengan mengikat pada tapak spesifik pada promoter gen di hiliran. Dalam kajian ini, hubungan antara pengekspresan gen Arabidopsis thaliana Stress Associated Protein2 (AtSAP2) dan faktor transkripsi Ethylene Response Factor (ERF) adalah penting untuk memahami mekanisme pengisyaratan sel dalam tumbuhan ketika bergerak balas terhadap tekana abiotik. . ERF ialah subfamili faktor transkripsi dalam keluarga AP2/ERF yang memainkan peranan penting dalam pertumbuhan, perkembangan, dan gerak balas tumbuhan terhadap tekanan melalui pengawalaturan pengekspresan gen. Kajian penyelidikan ini memfokuskan kepada analisis in silico 2 kb promoter pada keseluruhan gen dari keluarga Arabidopsis thaliana Stress Associated Protein (AtSAPs) dahulu, bagi mengenal pasti taburan tapak pengikat faktor transkripsi berkait-tekanan, dengan penekanan khusus pada tapak pengikat faktor transkripsi etilena (ERF). Analisis in silico 2 kb promoter AtSAPs menunjukkan dominasi tapak pengikat faktor transkripsi berkait gerak balas tekanan abiotik. Spesifik kepada promoter AtSAP2, jujukan 2 kb promoter tersebut mempunyai beberapa keluarga tapak pengikat faktor transkripsi yang terdapat dalam kawasan tersebut termasuk bZIP, C2H2, CPP, ERF, HD-ZIP, G2-like, MYB dan WRKY. Tapak pengikat faktor transkripsi Etilena (ERF) adalah antara yang paling banyak terdapat di kawasan 2kb promoter AtSAP2. Penyelidikan ini dijalankan untuk menganalisis salah satu ahli ERF (RAP2.4) yang di mana tapak pengikatnya terletak pada jujukan promoter AtSAP2 dalam mengawalatur pengekspresan AtSAP2 semasa tekanan kemarau dan saliniti. Untuk mencerap interaksi antara gen AtSAP2 dan RAP2.4, kajian promoter telah dijalankan menggunakan sistem Arabidopsis di mana konstruk promoter AtSAP::GUS telah ditransformkan ke dalam dua genotip yang berbeza, Col-0 (pAtSAP2::Col-0) dan mutant rap2.4 (pAtSAP2::rap2.4). Penggunaan mutan rap2.4 adalah untuk mencerap sama ada mutasi dalam RAP2.4 (salah satu ERF) dapat meningkatkan pengekspresan AtSAP2 melalui tapak pengikatan ERF atau tidak. Aktiviti pewarnaan GUS menunjukkan perbezaan antara pAtSAP2::Col-0 dan pAtSAP2::rap2.4, dengan pigmen biru hadir pada pAtSAP2::Col-0 tetapi tidak pada pAtSAP2::rap2.4 semasa tekanan kemarau dan saliniti pada peringkat vegetatif. Hasil ini menunjukkan bahawa pengekspresan AtSAP2 dikawalatur secara spatio-temporal. Pada peringkat infloresen, analisis pewarnaan GUS menunjukkan kehadiran pigmen biru aktiviti GUS hanya pada bunga pAtSAP2::Col-0, menunjukkan bahawa pengekspresan AtSAP2 dikawalatur secara spesifik oleh RAP2.4 pada tahap perkembangan bunga, menunjukkan peranan gen ini pada organ bunga. Penyelidikan ini boleh menjadi asas untuk memahami dengan lebih baik mekanisme pengawalaturan promoter AtSAP2 menggunakan analisis Electrophoresis Mobility Shift Assay (EMSA).