Construction of Regulatory Network in Fatty Acid Desaturation of Mucor rouxii via Computational Approach

Name: Pinnarat Rattanavisud

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. School of Bioresources and Technology. Biotechnology

Name: พิณรัตน์ รัตนวิสุทธิ์

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี. สาขาวิชาเทคโนโลยีชีวภาพ

keyword: Mucor rouxii

; Fatty Acid Desaturation

; Gamma-linolenic Acid

; การสังเคราะห์กรดไขมันไม่อิ่มตัว

; โมเดลเครือข่าย

; กรดแกมม่าลิโนเลนิค

Abstract: Mucor rouxii is an oleaginous Zygomycetes capable of accumulating gamma-linolenic acid (GLA). This fatty acid has been implicated in pharmaceutical and nutraceutical values, and disease prevention. However, the regulation of GLA biosynthesis in M. rouxii has not been elucidated. Thus, understanding of the transcriptional regulation of fatty acid desaturation would provide an insight into the control of the GLA biosynthesis in M. rouxii. In this work, regulation of the GLA biosynthesis of M. rouxii at transcriptional level was studied through the analysis of the promoters of four desaturase genes, including ?6-(isoforms I and II), ?9- and ?12-desaturase by using bioinformatics tools and experimental data. Based on public databases including MatInspector, Motiffinder, TFSEARCH and SCPD, 77, 80, 70 and 82 putative transcription factor binding sites were selected from the ?6-(isoforms I and II), ?9- and ?12-desaturase promoters with the core and matrix similarities thresholds of 1 and ?0.85, respectively. There were 72 transcription factor binding sites that share among these promoters suggesting that their corresponded transcription factors might coregulate in the fatty acid desaturation of M. rouxii at transcriptional level. These transcription factors that bind to promoter sites were predicted and their functional assignment information were collected using four data mining tools, including BIND, PreBIND and TRANSCompel and Ontoglyph together with literature reviews. One hundred and twenty putative transcription factors were used to construct regulatory network model of fatty acid desaturation of M. rouxii by using molecular function, interaction of protein-DNA, and protein-protein, and the model was visualized by Cytoscape. Using Ontoglyphs, the network model revealed 20 distinct functional regulatory modules comprising either individual or shared transcription factors. Of these, four important regulatory modules involved in fatty acid biosynthesis of M. rouxii could be retrieved from, i.e., lipid metabolism, carbohydrate metabolism, amino acid metabolism and response to stress. The possible co-regulation mechanism of the four desaturases in fatty acid desaturation of M. rouxii was proposed and validated using physiological experimental data.

Abstract: Mucor rouxii เป็นรากลุ่ม oleaginous Zygomycetes ที่มีความสามารถในการผลิตกรดแกมม่าลิโนเลนิค (GLA) ที่มีบทบาทอย่างมากต่อโภชนาการของมนุษย์ นำมาใช้เป็นอาหารเสริมบำรุงสุขภาพ และใช้ในทางการแพทย์ อย่างไรก็ตามยังไม่ทราบแน่ชัดถึงกลไกการควบคุมการสังเคราะห์ GLA ในรา M. rouxii ดังนั้นการเข้าใจการควบคุมการสังเคราะห์กรดไขมันไม่อิ่มตัวในระดับ transcription จะทำให้ได้รับความรู้ความเข้าใจการควบคุมการสังเคราะห์ GLA ในราชนิดนี้ ดังนั้นในงานวิจัยนี้จะทำการศึกษาการควบคุมการแสดงออกของยีน ในระดับ transcription โดยทำการหาและวิเคราะห์บริเวณ upstream promoter sequence ของยีนทั้งสี่ชนิด โดยอาศัยเทคนิคทางชีวสารสนเทศและข้อมูลเกี่ยวกับการ ทดลองเป็นเครื่องมือในการศึกษาร่วมกับข้อมูลที่ได้ จากการทดลองการวิเคราะห์บริเวณ upstream promoter sequence ของยีน โดยใช้เครื่องมือ วิเคราะห์ทางชีวสารสนเทศ ได้แก่ MatInspector, Motiffinder TFSEARCH , SCPD ซึ่งใช้ Core , matrix similarities thresholds เท่ากับ 1 และ >0.85 ตามลำดับ พบ transcription factor binding sites 77,80,70 , 82 ชนิด ในบริเวณ upstream promoter sequence ของยีนตามลำดับ มี transcription factor binding sites 72 ชนิด ร่วมกันระหว่าง promoter ของยีนเหล่านั้น แสดงให้เห็นว่า transcription factors อาจจะทำงานร่วมกันในการควบคุมการสังเคราะห์กรดไขมันไม่อิ่มตัวในระดับ transcription ซึ่งได้มีการทำนาย และหาหน้าที่ของ transcription factor ที่จับกับบริเวณ transcription factor binding site เหล่านั้น โดยเก็บรวบรวมข้อมูลจากฐานข้อมูลต่างๆ ได้แก่ TRANSCompel, PreBIND, BIND and Ontoglyphs ร่วมกับงานวิจัยอื่นๆ ที่ทำมาก่อนหน้านี้ หลังจากนั้น transcription factor 120 ชนิด ได้ถูกนำมาสร้างเครือข่ายการควบคุมการสังเคราะห์กรดไขมันไม่อิ่มตัวของเรา M. rouxii โดยอาศัยข้อมูลทาง molecular function ประกอบด้วย interaction ของ protein-DNA และ protein-protein และทำการสร้างภาพโมเดลด้วย Cytoscape จากการใช้ Ontoglyph พบว่าโมเดล เครือข่ายนี้ประกอบด้วย Functional regulatory modules 20 ชนิดและมี functional regulatory modules 4 กลุ่มที่สำคัญ ได้แก่ กลุ่ม lipid metabolism, carbohydrate metabolism, amino acid metabolism และ response to stress ที่เกี่ยวกับการสังเคราะห์กรดไขมัน โดยข้อมูลเหล่านี้ได้ถูกนำมาใช้ในการสร้างความสัมพันธ์ของกลไกการควบคุมร่วมกันที่เป็นไปได้ของยีน desaturase ทั้ง 4 ชนิด ของ M. rouxii ซึ่งได้มีการวิเคราะห์โดยอาศัยข้อมูลที่ได้จากทางการทดลอง

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Supapon Cheevadhanarak

Role: Advisor

Name: Kobkul Laoteng

Role: Co-Advisor

Name: สุภาภรณ์ ชีวะธนรักษ์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: กอบกุล เหล่าเท้ง

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาร่วม

Created: 2005

Modified: 2009-02-03

Issued: 2008-06-26

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

text/plain

ISBN: 9741849788

CallNumber: BIT530

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Biotechnology

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	BIT530.pdf	1.29 MB	29	2022-02-22 18:45:07
2	BIT530ab.pdf	477.24 KB	12	2020-06-05 12:03:22
3	BIT530aben.txt	2.81 KB	10	2020-06-05 12:03:25
4	BIT530abth.txt	6.05 KB	12	2020-06-05 12:03:30

ใช้เวลา

0.043992 วินาที