تابستان
برگشت به فهرست مقالات |
برگشت به فهرست نسخه ها
1- دانشگاه زابل
2- سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی
3- دانشگاه تربیت مدرس
2- سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی
3- دانشگاه تربیت مدرس
چکیده: (244 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: انتخاب طی سالیان گذشته باعث شده است که دامهای اصلاح شده تجاری در مقایسه با دامهای بومی از مقاومت ژنتیکی و قدرت سازگاری کمتری برخوردار باشند که دلیل آن کاهش تنوع ژنتیکی میباشد. لازمه اجرای هر گونه برنامههای اصلاح نژادی جهت سازگاری سریع نسبت به تغیرات محیطی است. در مطالعات گذشته که به منظور بررسی تجزیه تفریقی ژنها در نژادهای هلشتاین و کلیستانی استان پنجاب پاکستان انجام گرفت در برخی از ژنها از جمله ژنهای میتوکندری تفاوت بیان بسیار فاحش مشاهده گردید که به عنوان پایه مطالعه حاضر قرار گرفت. لذا هدف از تحقیق حاضر، بررسی دلایل تفاوت بیان ژن متفاوت بین دو نژاد گاو هلشتاین و کلیستانی در ژنهای میتوکندری شامل ژنهای ATP6، ATP8 و CYTB که در فرآیندهای مهمی از جمله متابولیسم انرژی در مقابله با تنشهای زیستی و غیرزیستی و نیز مقاومت به بیماری نقش دارند، با استفاده از دادههای ترانسکریپت (RNA-Seq) بود. بدین منظور پوشش ترانسکریپتومی، نواحی و جهشهای نوکلئوتیدی و پروتئینی و اختلافات ژنتیکی حذف و اضافه در ژنوم میتوکندری این دو نژاد مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روشها: در مطالعه حاضر از دادههای ترانسکریپتوم (RNA-Seq) با دسترسی آزاد40 نمونه از گاوهای شیری دانشگاه ویسکانسین آمریکا و 45 گاو ماده کلیستانی از واحد گاو شیری گوجاتیپیر شهر باهاوالپور واقع در ایالت پنجاب پاکستان استفاده گردید. با توجه به این که نتایج بیان افتراقی دو نژاد در تعدادی از ژنهای میتوکندری بیان متفاوتی را نشان دادند و بخشی از اختلافات مربوط به ساختار ژنتیکی متفاوت آنها در دو نژاد میباشد، هدف مطالعه حاضر قرار گرفت. با استفاده از پایگاههای داده ژنومی NCBI به آدرس: (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) و Ensembl به آدرس: (https://asia.ensembl.org/index.html) توالی سه ژن میتوکندریایی شامل ATP6، ATP8 و CYTB برای نژاد گاو هلشتاین (Bos taurus) و نژاد گاو کلیستانی (Bos indicus) استخراج و به فرمت FASTA ذخیره گردید. جهت بررسی سطح پوشش ترانسکریپتومی از نرمافزار IGB نسخه 6 استفاده شد. جهت محاسبه نواحی چندشکل و همچنین محاسبه درصد جایگزینی نوکلئوتیدها و همردیفسازی توالیها از نرمافزار MEGA6 استفاده شد و در ادامه برای تعیین انواع چندشکلیهای به وقوع پیوسته در ژنوم میتوکندری هلشتاین و کلیستانی با استفاده از توالیهای نوکلئوتیدی و آمینواسیدی و همچنین بلوکهای هاپلوتیپی، تعیین نواحی حذف و اضافه، درج و مناطق حفاظت شده در ژنوم از نرمافزار Dnasp5 استفاده گردید.
یافتهها: تعداد نواحی حذف در نژاد هلشتاین در سه جایگاه ژنی ATP6، ATP8 و CYTB به ترتیب 96، 28 و 91 موقعیت حذف بودند که بیشتر از تعداد نقاط حذف نژاد کلیستانی (در مقابل 84، 9 و 57) بودند. در نژاد کلیستانی در جایگاه ژنی ATP6 در موقعیت 8733 جفت بازی یک درج به طول 64 جفت بازی و در جایگاه ژنی CYTB دو ناحیه درج در موقعیتهای 15846 و 14779 جفت بازی به طول 17 و 24 جفت رخ داده است. در جایگاه ATP8 در نژاد کلیستانی هیچ درجی مشاهده نشد. در نژاد هلشتاین در جایگاه ATP8 یک ناحیه درج در موقعیت 8185 به طول 16 جفت باز، در جایگاه ژنی ATP6 یک ناحیه درج در موقعیت 8733 جفت بازی به طول 20 جفت باز و در جایگاه CYTB سه ناحیه درج در موقعیتهای 14779، 15355 و 15356 به ترتیب درجهای به طول 27، 42 و 16 جفت باز مشاهده شد. از بین سه جایگاه ژنی جایگاه ATP6 بالاترین سطح پوشش و ATP8 کمترین پوشش را داشت و جایگاه CYTB در حدواسط دو جایگاه دیگر قرار داشتند. مقایسه توالیهای نوکلئوتیدی جایگاه ژنی ATP6 با طول ۶۷۸ جفت باز در دو نژاد هلشتاین و کلیستانی مشتمل بر 8 ناحیه چندشکلی و بر اساس توالی آمینواسیدی 3 ناحیه چندشکلی شامل دو تبدیل ترئونین به آلانین و یک موقعیت تبدیل ایزولوسین به والین بودند. مقایسه توالیهای نوکلئوتیدی جایگاه ژنی ATP8 با طول ۱۹۸ جفت باز در دو نژاد هلشتاین و کلیستانی مشتمل بر 6 ناحیه چندشکلی و بر اساس توالی آمینواسیدی شامل 2 ناحیه چندشکلی بودند. تغییرات آمینواسیدی شامل تبدیل والین به ایزولوسین و ترئونین به آلانین بودند. مقایسه توالیهای نوکلئوتیدی جایگاه ژنی CYTB با طول ۱۱۳۷ جفت باز در دو نژاد هلشتاین و کلیستانی مشتمل بر 19 ناحیه چندشکلی و بر اساس توالی آمینواسیدی تنها دو ناحیه چندشکلی بود که آمینواسید والین به ایزولوسین و ایزولوسین به والین تبدیل شدند. در نهایت نتایج حاصل از تجزیه نواحی حفاظت شده در قطعه همتراز شده از ژنهای ATP6، ATP8 و CYTB نشان داد، که از توالی ژنهای ذکر شده، ژن ATP6 دارای یک قطعه 217 جفت بازی حفاظت شده است، ژن ATP8 بدون منطقه حفاظت شده بود. ژنهای غیرحفاظت شده مستعد به تغییرهای نوکلئوتیدی و جهش میباشد، که سبب به وجود آمدن پروتئینهای جدید و همچنین عملکردهای جدید آنها شده است و ژن CYTB بیشتر مناطق آن حفاظت شده بود. ژن CYTB دارای بیشترین نواحی حفاظت شده در DNA به طول 605 جفت باز بودند. همچنین نتایج نشان داد که جانشینی انتقالی در تمام ژنها بیشتر از جانشینی تقاطعی است.
نتیجهگیری: نتایج مقایسه تجزیه ترانسکریپتهای دو نژاد هلشتاین و کلیستانی، علاوه بر بیان متفاوت در ژنهای مختلف از جمله ژنوم میتوکندری و تجزیه تکمیلی توالی نوکلئوتیدی و آمینواسیدی ژنهای ATP6، ATP8 و CYTB نشان داد، عوامل تکامل از جمله جهشها، انتخاب و مهاجرت سه تا از مهمترین عواملی بودند که موجب تغییر در ساختار ژنتیکی نژادها و از جمله هلشتاین شدند، بنحوی که تغییرات مذکور موجب بیان متفاوت در ژنهای میتوکندری در دو نژاد شدند. لذا به منظور بهبود سازگاری نژادهای تجاری میتوان با طراحی برنامههای مناسب آمیختهگری و انتخاب ژنومیک موجب ترکیب واریانتهای تأثیرگذار شده و طول عمر اقتصادی دامهای تجاری را در ترکیب با دامهای بومی افزایش داد.
مقدمه و هدف: انتخاب طی سالیان گذشته باعث شده است که دامهای اصلاح شده تجاری در مقایسه با دامهای بومی از مقاومت ژنتیکی و قدرت سازگاری کمتری برخوردار باشند که دلیل آن کاهش تنوع ژنتیکی میباشد. لازمه اجرای هر گونه برنامههای اصلاح نژادی جهت سازگاری سریع نسبت به تغیرات محیطی است. در مطالعات گذشته که به منظور بررسی تجزیه تفریقی ژنها در نژادهای هلشتاین و کلیستانی استان پنجاب پاکستان انجام گرفت در برخی از ژنها از جمله ژنهای میتوکندری تفاوت بیان بسیار فاحش مشاهده گردید که به عنوان پایه مطالعه حاضر قرار گرفت. لذا هدف از تحقیق حاضر، بررسی دلایل تفاوت بیان ژن متفاوت بین دو نژاد گاو هلشتاین و کلیستانی در ژنهای میتوکندری شامل ژنهای ATP6، ATP8 و CYTB که در فرآیندهای مهمی از جمله متابولیسم انرژی در مقابله با تنشهای زیستی و غیرزیستی و نیز مقاومت به بیماری نقش دارند، با استفاده از دادههای ترانسکریپت (RNA-Seq) بود. بدین منظور پوشش ترانسکریپتومی، نواحی و جهشهای نوکلئوتیدی و پروتئینی و اختلافات ژنتیکی حذف و اضافه در ژنوم میتوکندری این دو نژاد مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روشها: در مطالعه حاضر از دادههای ترانسکریپتوم (RNA-Seq) با دسترسی آزاد40 نمونه از گاوهای شیری دانشگاه ویسکانسین آمریکا و 45 گاو ماده کلیستانی از واحد گاو شیری گوجاتیپیر شهر باهاوالپور واقع در ایالت پنجاب پاکستان استفاده گردید. با توجه به این که نتایج بیان افتراقی دو نژاد در تعدادی از ژنهای میتوکندری بیان متفاوتی را نشان دادند و بخشی از اختلافات مربوط به ساختار ژنتیکی متفاوت آنها در دو نژاد میباشد، هدف مطالعه حاضر قرار گرفت. با استفاده از پایگاههای داده ژنومی NCBI به آدرس: (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) و Ensembl به آدرس: (https://asia.ensembl.org/index.html) توالی سه ژن میتوکندریایی شامل ATP6، ATP8 و CYTB برای نژاد گاو هلشتاین (Bos taurus) و نژاد گاو کلیستانی (Bos indicus) استخراج و به فرمت FASTA ذخیره گردید. جهت بررسی سطح پوشش ترانسکریپتومی از نرمافزار IGB نسخه 6 استفاده شد. جهت محاسبه نواحی چندشکل و همچنین محاسبه درصد جایگزینی نوکلئوتیدها و همردیفسازی توالیها از نرمافزار MEGA6 استفاده شد و در ادامه برای تعیین انواع چندشکلیهای به وقوع پیوسته در ژنوم میتوکندری هلشتاین و کلیستانی با استفاده از توالیهای نوکلئوتیدی و آمینواسیدی و همچنین بلوکهای هاپلوتیپی، تعیین نواحی حذف و اضافه، درج و مناطق حفاظت شده در ژنوم از نرمافزار Dnasp5 استفاده گردید.
یافتهها: تعداد نواحی حذف در نژاد هلشتاین در سه جایگاه ژنی ATP6، ATP8 و CYTB به ترتیب 96، 28 و 91 موقعیت حذف بودند که بیشتر از تعداد نقاط حذف نژاد کلیستانی (در مقابل 84، 9 و 57) بودند. در نژاد کلیستانی در جایگاه ژنی ATP6 در موقعیت 8733 جفت بازی یک درج به طول 64 جفت بازی و در جایگاه ژنی CYTB دو ناحیه درج در موقعیتهای 15846 و 14779 جفت بازی به طول 17 و 24 جفت رخ داده است. در جایگاه ATP8 در نژاد کلیستانی هیچ درجی مشاهده نشد. در نژاد هلشتاین در جایگاه ATP8 یک ناحیه درج در موقعیت 8185 به طول 16 جفت باز، در جایگاه ژنی ATP6 یک ناحیه درج در موقعیت 8733 جفت بازی به طول 20 جفت باز و در جایگاه CYTB سه ناحیه درج در موقعیتهای 14779، 15355 و 15356 به ترتیب درجهای به طول 27، 42 و 16 جفت باز مشاهده شد. از بین سه جایگاه ژنی جایگاه ATP6 بالاترین سطح پوشش و ATP8 کمترین پوشش را داشت و جایگاه CYTB در حدواسط دو جایگاه دیگر قرار داشتند. مقایسه توالیهای نوکلئوتیدی جایگاه ژنی ATP6 با طول ۶۷۸ جفت باز در دو نژاد هلشتاین و کلیستانی مشتمل بر 8 ناحیه چندشکلی و بر اساس توالی آمینواسیدی 3 ناحیه چندشکلی شامل دو تبدیل ترئونین به آلانین و یک موقعیت تبدیل ایزولوسین به والین بودند. مقایسه توالیهای نوکلئوتیدی جایگاه ژنی ATP8 با طول ۱۹۸ جفت باز در دو نژاد هلشتاین و کلیستانی مشتمل بر 6 ناحیه چندشکلی و بر اساس توالی آمینواسیدی شامل 2 ناحیه چندشکلی بودند. تغییرات آمینواسیدی شامل تبدیل والین به ایزولوسین و ترئونین به آلانین بودند. مقایسه توالیهای نوکلئوتیدی جایگاه ژنی CYTB با طول ۱۱۳۷ جفت باز در دو نژاد هلشتاین و کلیستانی مشتمل بر 19 ناحیه چندشکلی و بر اساس توالی آمینواسیدی تنها دو ناحیه چندشکلی بود که آمینواسید والین به ایزولوسین و ایزولوسین به والین تبدیل شدند. در نهایت نتایج حاصل از تجزیه نواحی حفاظت شده در قطعه همتراز شده از ژنهای ATP6، ATP8 و CYTB نشان داد، که از توالی ژنهای ذکر شده، ژن ATP6 دارای یک قطعه 217 جفت بازی حفاظت شده است، ژن ATP8 بدون منطقه حفاظت شده بود. ژنهای غیرحفاظت شده مستعد به تغییرهای نوکلئوتیدی و جهش میباشد، که سبب به وجود آمدن پروتئینهای جدید و همچنین عملکردهای جدید آنها شده است و ژن CYTB بیشتر مناطق آن حفاظت شده بود. ژن CYTB دارای بیشترین نواحی حفاظت شده در DNA به طول 605 جفت باز بودند. همچنین نتایج نشان داد که جانشینی انتقالی در تمام ژنها بیشتر از جانشینی تقاطعی است.
نتیجهگیری: نتایج مقایسه تجزیه ترانسکریپتهای دو نژاد هلشتاین و کلیستانی، علاوه بر بیان متفاوت در ژنهای مختلف از جمله ژنوم میتوکندری و تجزیه تکمیلی توالی نوکلئوتیدی و آمینواسیدی ژنهای ATP6، ATP8 و CYTB نشان داد، عوامل تکامل از جمله جهشها، انتخاب و مهاجرت سه تا از مهمترین عواملی بودند که موجب تغییر در ساختار ژنتیکی نژادها و از جمله هلشتاین شدند، بنحوی که تغییرات مذکور موجب بیان متفاوت در ژنهای میتوکندری در دو نژاد شدند. لذا به منظور بهبود سازگاری نژادهای تجاری میتوان با طراحی برنامههای مناسب آمیختهگری و انتخاب ژنومیک موجب ترکیب واریانتهای تأثیرگذار شده و طول عمر اقتصادی دامهای تجاری را در ترکیب با دامهای بومی افزایش داد.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
