دوره 13، شماره 38 - ( زمستان 1401 1401 )
جلد 13 شماره 38 صفحات 186-176 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Nikmanesh A, Asadi Fozi M, Esmailizadeh A, Asadollahpour Nanaei H, ezedinloo L. (2022). Investigating the Genetic Diversity of the BRCA1 Gene in some of Domestic and Wild Sheep Breeds of the World and Drawing their Phylogenetic Structure. Res Anim Prod. 13(38), 176-186. doi:10.52547/rap.13.38.176
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1319-fa.html
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1319-fa.html
نیک منش علیرضا، اسدی فوزی مسعود، اسمعیلی زاده کشکوئیه علی، اسدالله پور نعنائی حجت، عزالدین لو لیلا. بررسی تنوع ژنتیکی ژن BRCA1 در برخی نژادهای گوسفند اهلی و وحشی جهان و ترسیم ساختار فیلوژنتیکی آن ها پژوهشهاي توليدات دامي 1401; 13 (38) :186-176 10.52547/rap.13.38.176
علیرضا نیک منش*1، مسعود اسدی فوزی2، علی اسمعیلی زاده کشکوئیه3، حجت اسدالله پور نعنائی3، لیلا عزالدین لو4
1- گروه مهندسی علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
2- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
3- دانشگاه شهید باهنر کرمان
4- رئیس گروه ژنتیک ،دفتر موزه ملی تاریخ طبیعی و ذخایر ژنتیکی، سازمان حفاظت محیط زیست
2- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
3- دانشگاه شهید باهنر کرمان
4- رئیس گروه ژنتیک ،دفتر موزه ملی تاریخ طبیعی و ذخایر ژنتیکی، سازمان حفاظت محیط زیست
چکیده: (1486 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: ژن BRCA1 که به آن "دروازهبان" می‌گویند؛ نقش مهمی در روند ترمیم آسیب‌های DNA، تنظیم چرخه سلولی، تنظیم فرآیند رونویسی، حفظ پایداری کروموزوم و دیگر مسیرهای مهم برای تعمیر و نگهداری از ثبات ژنوم دارد. تحقیق حاضر با هدف انجام آنالیزهای بیوانفورماتیکی و مقایسه تنوع ژنتیکی و ساختار فیلوژنتیکی ژن BRCA1 در نژادهای مختلف گوسفندان اهلی و وحشی از 49 نژاد در 6 منطقه جغرافیایی : آسیای غربی، اروپا، چین، شمال آفریقا، جنوب آفریقا و نژاد وحشی (کشور ایران) با استفاده از بانک اطلاعاتی ژنوم NCBI انجام شد.
مواد و روش‌ها: توالی‌های مورد نظر با استفاده از نرم افزار MEGA11 هم‌تراز و درخت فیلوژنتیکی به روش Neighbor-Joining ترسیم شد. همچنین تعداد جهش‌ها، تنوع نوکلئوتیدی، تنوع هاپلوئیدی، تعداد جایگاه‌هایی که در آنها جایگزینی مشابه یا غیر مشابه اتفاق افتاده، درصد تفرق ژنی و تبدیل ژنی نیز با استفاده از نرم افزار Dnaspv5 مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: تجزیه و تحلیل های مربوط به مقایسه نژادهای موجود در 6 منطقه جغرافیایی، 112 چند شکلی را نشان داد که منجر به ایجاد 19 هاپلوتیپ مختلف با تنوع هاپلوتیپی 0/035 شد. تنوع نوکلئوتیدی و متوسط تفاوتهای نوکلئوتیدی (k) در بین نژادها به ترتیب 0/205 و 0/052 برآورد گردید. تمایز ژنتیکی بین جمعیت گوسفندان چین با جمعیت گوسفندان وحشی کمترین بود. میانگین فواصل ژنتیکی بین تمام مناطق جغرافیایی 29/0 محاسبه گردید. میانگین نسبت نوکلئوتیدی(A+T) : (G+C) برابر با 62 : 38 % بود که نشان دهنده غالب بودن بازهای سیتوزین و گوانین می‌باشد. میزان توالی حفاظت شده این تحقیق به طور میانگین 0/313 بود که نشان دهنده چند شکلی بالای این ژن و به وجود آمدن پروتئین‌های جدید و همچنین عملکردهای جدیدی جهت سازگاری با شرایط مختلف هموستازی می‌باشد. تعداد مؤثر کدون‌ها در این تحقیق 56/41 محاسبه شد. مقدارD تاجیما در آزمون بی‌طرفی تاجیما 0/478 به دست آمد که نشان دهنده متعادل بودن فشار انتخاب می‌باشد.
نتیجه‌گیری: تنوع ژنتیکی بالایی در جمعیت وحشی وجود دارد که از دلایل آن وجود محیط های جنگلی و باز، جلوگیری از رانش ژنتیکی و کاهش آمیزش‌های خویشاوندی می باشد که بر روی قدرت عضلانی، عادات غذایی، رفتارهای پرخاشگرانه، پاسخ های دفاعی، ادراک حسی مقابله با شرایط و استرس های محیطی مرتبط با بیان ژن BRCA1 در این جمعیت ها تأثیر گذار می‌باشد.
مقدمه و هدف: ژن BRCA1 که به آن "دروازهبان" می‌گویند؛ نقش مهمی در روند ترمیم آسیب‌های DNA، تنظیم چرخه سلولی، تنظیم فرآیند رونویسی، حفظ پایداری کروموزوم و دیگر مسیرهای مهم برای تعمیر و نگهداری از ثبات ژنوم دارد. تحقیق حاضر با هدف انجام آنالیزهای بیوانفورماتیکی و مقایسه تنوع ژنتیکی و ساختار فیلوژنتیکی ژن BRCA1 در نژادهای مختلف گوسفندان اهلی و وحشی از 49 نژاد در 6 منطقه جغرافیایی : آسیای غربی، اروپا، چین، شمال آفریقا، جنوب آفریقا و نژاد وحشی (کشور ایران) با استفاده از بانک اطلاعاتی ژنوم NCBI انجام شد.
مواد و روش‌ها: توالی‌های مورد نظر با استفاده از نرم افزار MEGA11 هم‌تراز و درخت فیلوژنتیکی به روش Neighbor-Joining ترسیم شد. همچنین تعداد جهش‌ها، تنوع نوکلئوتیدی، تنوع هاپلوئیدی، تعداد جایگاه‌هایی که در آنها جایگزینی مشابه یا غیر مشابه اتفاق افتاده، درصد تفرق ژنی و تبدیل ژنی نیز با استفاده از نرم افزار Dnaspv5 مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: تجزیه و تحلیل های مربوط به مقایسه نژادهای موجود در 6 منطقه جغرافیایی، 112 چند شکلی را نشان داد که منجر به ایجاد 19 هاپلوتیپ مختلف با تنوع هاپلوتیپی 0/035 شد. تنوع نوکلئوتیدی و متوسط تفاوتهای نوکلئوتیدی (k) در بین نژادها به ترتیب 0/205 و 0/052 برآورد گردید. تمایز ژنتیکی بین جمعیت گوسفندان چین با جمعیت گوسفندان وحشی کمترین بود. میانگین فواصل ژنتیکی بین تمام مناطق جغرافیایی 29/0 محاسبه گردید. میانگین نسبت نوکلئوتیدی(A+T) : (G+C) برابر با 62 : 38 % بود که نشان دهنده غالب بودن بازهای سیتوزین و گوانین می‌باشد. میزان توالی حفاظت شده این تحقیق به طور میانگین 0/313 بود که نشان دهنده چند شکلی بالای این ژن و به وجود آمدن پروتئین‌های جدید و همچنین عملکردهای جدیدی جهت سازگاری با شرایط مختلف هموستازی می‌باشد. تعداد مؤثر کدون‌ها در این تحقیق 56/41 محاسبه شد. مقدارD تاجیما در آزمون بی‌طرفی تاجیما 0/478 به دست آمد که نشان دهنده متعادل بودن فشار انتخاب می‌باشد.
نتیجه‌گیری: تنوع ژنتیکی بالایی در جمعیت وحشی وجود دارد که از دلایل آن وجود محیط های جنگلی و باز، جلوگیری از رانش ژنتیکی و کاهش آمیزش‌های خویشاوندی می باشد که بر روی قدرت عضلانی، عادات غذایی، رفتارهای پرخاشگرانه، پاسخ های دفاعی، ادراک حسی مقابله با شرایط و استرس های محیطی مرتبط با بیان ژن BRCA1 در این جمعیت ها تأثیر گذار می‌باشد.
فهرست منابع
1. Aghazadeh, L., S. Nikbin, F. Mirzaei-Aghjegheshlagh and N. Hedaiat-Evrigh. 2020. Using D-Loop region to study the genetic structure and phylogenetic analysis of Iranian red deer. Journal of Animal Science, 29(4): 17-33.
2. Allendorf, F.W. and G. Luikart. 2007. Conservation and the genetics of populations. Mammalia, 189-197 .
3. Anne-Marie, M. and L. Barbara. 2000. Genetic and hormonal risk factors in breast cancer. Journal of National Cancer Institute, 92: 1126-1135. [DOI:10.1093/jnci/92.14.1126]
4. Arranz, J.J., Y. Bayon and F.S. Primitivo. 1998. Genetic relationships among Spanish sheep using microsatellites. Anim. Genet, 29: 435-440. [DOI:10.1046/j.1365-2052.1998.296371.x]
5. Asghari B. and GH. Dashab. 2018. Phylogeny and evolutionary analysis of nucleotide sequence of β-lactoglobulin gene locus. New Cellular and Molecular Biotechnology Journal, 8(30): 61-69.
6. Barbara S.H. and P.G. Moorman. 2001. Breast Cancer: hormones and other risk factors. The European Menopause Journal, 38: 103-116. [DOI:10.1016/S0378-5122(00)00196-1]
7. Claes K., B. Poppe, E. Machackova, I. Coene, L. Foretova, A. De Paepe and L. Messiaen. 2003. Differentiating pathogenic mutations from polymorphic alterations in the splice sites of BRCA1 and BRCA2. Genes Chromosomes Cancer, 37: 314-20. [DOI:10.1002/gcc.10221]
8. Claire M . P, N.Ho. Benjamin and T. K. Singh Amareshwar. 2017. The Evolution, Functions and Applications of the Breast Cancer Genes BRCA1 and BRCA2. CANCER GENOMICS & PROTEOMICS, 14: 293-298. [DOI:10.21873/cgp.20040]
9. Donovan, P.J. and D.M. Livingston. 2010. BRACA1 and BRACA2: breast /ovarian canser susceptibility gene products and participants in DNA double. strand break repair, Carcinogenesis, 31(6) : 961-967 . [DOI:10.1093/carcin/bgq069]
10. Epperson, B.K. 2003. Geographical Genetics. Princeton: Princeton University Press.
11. E.V. Ikpeme, 1O.U. Udensi, M.E. Kooffreh, H.E. Etta, B.B. Ushie, E. Echea and M. Ozoje. 2017. In silico Analysis of BRCA1 Gene and its Phylogenetic Relationship in some Selected Domestic Animal Species. Trends in Bioinformatics. 10(1): 1-10 . [DOI:10.3923/tb.2017.1.10]
12. Ferla R, V. Calo , S.Cascio , G.Rinaldi , G.Badalamenti, and I. Carreca. 2007. Founder mutations in BRCA1 andBRCA 2 genes. Ann Oncol, 18(6): 93-98. [DOI:10.1093/annonc/mdm234]
13. Florian J. and Alberto. 2018. Convergent genomic signatures of domestication in sheep and goats. Nature communications, 9: 813 . [DOI:10.1038/s41467-018-03206-y]
14. Frankham, R., J.D. Ballou and D.A. Brisco. 2002. Introduction to conservation genetics. First published, Cambridge University Press. [DOI:10.1017/CBO9780511808999]
15. Freeland, J. 2010. Molecular ecology. Translation: M. Malikian, Mashhad Academic Jihad Publications, Mashhad, P : 304.
16. Gerald Karp. 2002 .Cell and Molecular Biology. 3rd, Willy, 671-695 pp.
17. Hosseini, S. M. 2013. Phylogeny of Wild Sheep based on mtDNA Cytochrome b in Yazd Province. Master's thesis, College of Fisheries and Environmental Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, 143 p.
18. Initial sequencing and analysis of the human genome. 2001. International Human Genome Sequencing Consortium, Nature, 409(6822): 860-921.
19. Jalali, P., GH. Rahimi Mianji, M. Gholizadeh and A. Pakdin Parizi. 2018. Codon usage deviations and bioinformatics analysis of encoding sequence of Calpastatin gene in some mammalian species. Journal of Ruminant Research, 6(3): 12-26.
20. Javanroh Ali Abad A. 2002. Genetic Diversity Evaluation of Six Native Iranian Goat Lumps Using RAPD Marker. Master's Degree in Animal Science Karaj Agricultural College, Tehran University, p: 74.
21. Karami, M., S.A. Rafat, G. Moghaddam, J. Shodja and A. Javanmard. 2017. The association between single nucleotide polymorphism of BRCA1 gene with mastitis in Holstein cattle, Animal Science Journal (Pajouesh & Sazandegi), 119: 191-208 (In Persian).
22. Kilian, B; H. Ozkan, A. Walther, J. Kohl, T. Dagan, F. Salamini and W. Martin. 2007. Molecular diversity at 18 loci in 321 wild and 92 domesticate lines reveal no reduction of nucleotide diversity during Triticum monococcum (Einkorn) domestication: implications for the origin of agriculture. Molecular Biology and Evolution, 24(12): 2657-2668. [DOI:10.1093/molbev/msm192]
23. Kimura, M. and J.F. Crow. 1964. The number of alleles that can be maintained in a finite population. Genetics, 49(4): 725-738. [DOI:10.1093/genetics/49.4.725]
24. Kooshyar M.M., M. Nassiri, M. Mahdavi, M. Doosti and A. Parizadeh. 2013. Identification of germline BRCA1 mutations among breast cancer families in Iran, an experience from Northeastern Iran, Asian Pac J Cancer Prev, 14(7): 4339-4345. [DOI:10.7314/APJCP.2013.14.7.4339]
25. Landgren O., J.A. Katzmann and A.W., Hsing. 2007. Prevalence of monoclonal gammopathy of undetermined significance among men in Ghana. Mayo Clin Proc, 82: 1468-1473. [DOI:10.1016/S0025-6196(11)61089-6]
26. Librado, P. and J. Rozas. 2009. DnaSP v5: software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Journal of Bioinformatics, 25: 1451-1452. [DOI:10.1093/bioinformatics/btp187]
27. Madsen, O., M. Scally, C.J. Douady, D.J. Kao and R.W. Debry. 2001.Parallel adaptive radiations in two major clades of placental mammals. Nature, 409: 610-614. [DOI:10.1038/35054544]
28. McGregor, D., B. Ballantyne, T. Marre and T. Syversen. 1999. General and Applied Toxicology. 2nd ed. PP: 1099-1117.
29. Naderi, S., H.R. Rezaei, F. Pompanon and P. Taberlet. 2008. The goat domestication process inferred from large-scale mitochondrial DNA analysis of wild and domestic individuals. Proc. Natl Acad. Sci, USA, 105: 17659-17664. [DOI:10.1073/pnas.0804782105]
30. Nagy, R., K. Sweet and C. Eng. 2004. Highly penetrant hereditary cancer syndromes. Oncogene, 23(38): 6445-6470. [DOI:10.1038/sj.onc.1207714]
31. Nei, M., M. Nei and W.H. Li. 1979. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. PNAS, 76 (10): 5269-5273. [DOI:10.1073/pnas.76.10.5269]
32. Nesaj Hosseini, M. and M. Shams Bakh. 2010. Phylogenetic analysis methods, Haghshenass Publication, P: 249.
33. Palumbi Stephen R. 1994. Genetic Divergence, reproductive isolation, and marine speciation. Annual Review of Ecology and Systematics, 25: 547-572. [DOI:10.1146/annurev.es.25.110194.002555]
34. Rezaei, H.R. 2007. Phylogénie moléculaire du Genre Ovis (Moutonet Mouflons); Implications pour la conservation du genreet pour l'origine de l'espèce domestique. PhD thesis, Univ. Joseph Fourier, Grenoble I.
35. Rezaei, H.R., S. Naderi, I.C. Chintauan-Marquier, P. Taberlet, A.T. Virk, H.R. Naghash, D. Rioux, M. Kaboli, and F. Pompanon. 2010. Evolution and taxonomy of the wild species of the genus Ovis (Mammalia, Artiodactyla, Bovidae). Molecular Phylogenetics and Evolution, 54: 315-326. [DOI:10.1016/j.ympev.2009.10.037]
36. Rousset F. 2004. Genetic Structure and Selection in Subdivided Populations. Princeton: Princeton University Press. [DOI:10.1515/9781400847242]
37. Schlotterer, C. and J. Pemberton. 1998. The use of microsatellites for genetic analysis of natural populations. A critical review, pp: 71-86. [DOI:10.1007/978-3-0348-8948-3_4]
38. Schulz, R. 2000. Status of the noble crayfish Astacus astacus (L.) in Germany: monitoring protocol and the use of RAPD markers to assess the genetic structure of populations. Bulletin France Pêche Piscic, 356: 123-138. [DOI:10.1051/kmae:2000007]
39. Scully, R., D.M. Livingston. 2000. In search of the tumour-suppressor functions of BRCA1 and BRCA2. Nature, 408: 429-432. [DOI:10.1038/35044000]
40. Tajima F. 1989. Statistical methods to test for nucleotide mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics, 123: 585-595. [DOI:10.1093/genetics/123.3.585]
41. Tamura K., G. Stecher and S. Kumar. 2021. MEGA11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11. Molecular Biology and Evolution. [DOI:10.1093/molbev/msab120]
42. Tapio, M. 2006. Sheep mitochondrial DNA variation in European, Caucasian, and Central Asian areas. Mol. Biol. Evol, 23(9): 1776-1783. [DOI:10.1093/molbev/msl043]
43. Wright F. 1990. The 'effective number of codons' used in a gene. Gene, 87(1): 23-29. [DOI:10.1016/0378-1119(90)90491-9]
44. Xu, J., B. Wang, Y. Zhang, R. Li, Y. Wang and S. Zhang. 2012. Clinical implications for BRCA gene mutation in breast cancer.Mol.Biol.Rep, 39: 3097-3102. [DOI:10.1007/s11033-011-1073-y]
45. Yu, N., M.I. Jensen-Seaman, L. Chemnick, O. Ryder and WH. Li. 2004. Nucleotide diversity in gorillas. Genetics, 166(3): 1375-1383. [DOI:10.1534/genetics.166.3.1375]
46. Yuan, Z., G. Chu,Y. Dan , J. Li, L. Zhang, X. Gao, H. Gao, J. Li, Sh. Xu and Z. Liu. 2012. BRCA1: a new candidate gene for bovine mastitis and its association analysis between single nucleotide polymorphismsand milk somatic cell score. Molecular Biology Reports, 39(6): 6625-6631. [DOI:10.1007/s11033-012-1467-5]
47. Yuan, Z., J. Li, J. Li, L. Zang, X. Gao, HJ. Gao and S.Xu. 2012. Investigation on BRCA1 SNPS and its effects on mastitis in Chinese commercial cattle. Gene, 505: 190-194. [DOI:10.1016/j.gene.2012.05.010]
48. Zhao, Y., E. Zhao, N. Zhang and C. Duan. 2011. Mitochondrial DNA diversity origin and phylogenic relationships of three Chinese large-fat-tailed sheep breeds.Tropical Animal Health and Production, 43(7): 1405-1410. [DOI:10.1007/s11250-011-9869-2]
49. Ziaie, H. 2009. A field guide to the mammals of Iran. Publications of the Center for Familiarity with Wildlife, Tehran, P: 423.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
