پیش‌بینی برهمکنش پروتئین-پروتئین بین پسیل آسیایی مرکبات(Diaphorina citri (Hem.: Psyllidae و Wolbachia با رویکرد های دامنه پروتئینی و اینترلوگی

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1970-25IPPC
نویسندگان
1گروه حشره شناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2دانشگاه تربیت مدرس
3گروه حشره شناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
چکیده
پسیل آسیایی مرکبات، Diaphorina citri یکی از مهم ترین آفات مرکبات در جنوب کشور می‌باشد که با تغذیه از شیره گیاهی و ترشح فراوان عسلک به درختان مرکبات خسارت می‌زند. این آفت ناقل باکتری Candidatus Liberibacter asiaticus عامل بیماری خطرناک گرینینگ مرکبات است. باکتری اجباری درون‌سلولیWolbachia از جمله باکتری‌های گرم منفی ریکتزیایی درون همزیست D. citri است. این باکتری در حشرات می‌تواند عامل ایجاد ناسازگاری‌های سیتوپلاسمی(CI) باشد. که معمول‌ترین دستکاری تولیدمثلی القا شده توسط این باکتری است. این باکتری به طور بالقوه می‌تواند در دستکاری‌های ژنتیکی جمعیت و کنترل ناقلین برخی بیماری ها مفید باشد و از این جهت در برنامه‌های مدریت تلفیقی آفات در کنترل D. citri اهمیت دارد. از آنجایی که بررسی پروتئین‌های میزبان-پاتوژن به صورت تجربی بسیار زمان بر و هزینه بر می‌باشد، با استفاده از روش‌های محاسباتی بیوانفورماتیکی می‌توان پروتئین‌های تعاملی را به صورت دقیقی پیش‌بینی کرد. از این جهت ضرورت دارد برای شناسایی پروتئین‌های برهمکنشی از این روش‌های محاسباتی استفاده شود. از این رو عملکرد پروتئین‌هایی که در سازوکار‌های کنترلی نقش اساسی دارند پیش بینی می‌شود. در این مطالعه برای بررسی برهمکنش پروتئین-پروتئین، ابتدا کل توالی پروتئوم‌های Wolbachia سویه KPSwDI05P26 و D. citri از پایگاه داده NCBI دریافت شد. با استفاده آنالیز CD-HIT داده های‌پروتئینی خوشه بندی شد و با درجه افزونگی 0.9 برای پروتئین های پارالوگ حذف شد. سپس جایگاه سلولی پروتئین ها با استفاده از دو پایگاه داده BUSCA و DeepLoc - 2.0 مشخص شد. در نهایت در پایگاه داده HPIDB-3.0 شبکه برهمکنش پروتئینی Wolbachia و D. citri رسم شد. در این مطالعه با روش‌های کامپیوتری نامبرده، روش اینترلوگی متکی بر شباهت توالی پروتئین برای انجام پیش‌بینی برهمکنش پروتئین-پروتئین می‌باشد. پیش‌بینی می‌شود که یک پروتئین Wolbachia و یک پروتئین D. citri با یکدیگر تعامل داشته باشند، اگر یک برهمکنش تأیید شده تجربی بین پروتئین‌های همولوگ مربوط به آنها در ارگانیسم دیگر وجود داشته باشد. در آنالیز جایگاه سلولی، پروتئین هایی که در سیتوپلاسم و عشاء سیتوپلاسمی قرار می‌گرفتند حذف شدند و تعداد861 پروتئین ترشحی برای پیش‌بینی اینترلوگی باقی ماند. روش مبتنی بر اینترلوگی با Blastp (E-value 10-5 ) و سایر پارامتر های پیش‌فرض 627 برهمکنش را پیش‌بینی می‌کند که شامل 602 پروتئین D. citri و 25 پروتئین Wolbachia در مقیاس پروتئوم است. کار حاضر شبکۀ برهمکنش پروتئین-پروتئین بین Wolbachia و D. citri را پیش‌بینی می‌کند. روش‌های محاسباتی مقدار معقولی از برهمکنش‌ها را ارائه می‌کنند. این مدل‌های پیش‌بینی را می‌توان برای روش های کنترل ژنتیکی و میکروبی D. citri به کار برد.
کلیدواژه ها
 
Title
Prediction of protein-protein interaction between Asian citrus psyllid diaphorina citri (Hem.: Psyllidae) and Wolbachia using protein domain and interolog-based approaches
Authors
Alireza Zarnegah, Behnaz Karami lake, Mohammad Mehrabadi
Abstract
The Asian citrus psyllid, Diaphorina citri is one of the most important citrus pests in the southern region of Iran, causing damage to citrus trees through feeding on plant sap and excessive honeydew secretion. This pest is a vector for the bacterium Candidatus Liberibacter asiaticus, which is responsible for the devastating citrus greening disease. One of the obligatory intracellular bacteria present in D. citri is Wolbachia, a Gram-negative reproductively parasitic bacterium that can induce cytoplasmic incompatibility (CI) in insects. CI is the most common reproductive manipulation induced by this bacterium. Wolbachia has potential applications in genetic population manipulation and control of certain diseases' vectors, making it important in integrated pest management programs for controlling D. citri. Since experimental investigation of host-pathogen interactome is time-consuming and costly, computational bioinformatics methods can be used to accurately predict protein-protein interactions (PPIs). It is necessary to use these computational methods to identify interacting proteins. Therefore, the function of proteins that play a key role in control mechanisms can be predicted. In this study, to investigate PPIs, the proteome sequences of Wolbachia strain KPSwDI05P26 and D. citri were obtained from the NCBI database. The protein data was clustered using CD-HIT analysis and proteins with a redundancy degree of 0.9 were removed as paralogs. Subsequently, the sub-cellular localization of proteins was determined using the BUSCA and DeepLoc-2.0 databases. Finally, the protein interaction network between Wolbachia and D. citri was plotted in the HPIDB-3.0 database. In this study, the computational methods mentioned utilize an interolog-based method relying on protein sequence similarity to predict PPIs. It is predicted that a Wolbachia protein and a D. citri protein may interact with each other if there is experimental evidence of confirmed interaction between their respective homologous proteins in another organism. In the sub-cellular localization analysis, proteins located in the cytoplasm and cytoplasmic membrane were removed, leaving 861 secreted proteins for interolog analysis. The Interolog-based method with Blastp (E-value 10-5) and other default parameters predicts 627 interactions, including 602 D. citri proteins and 25 Wolbachia proteins at the proteome scale. This study predicts the PPI network between Wolbachia and D. citri. The computational methods provide a reasonable number of interactions. These predictive models can be used for genetic and microbial control methods of D. citri.
Keywords
Diaphorina citri, Wolbachia, Protein-protein interactions, Interolog, Sub-cellular localization