دوره 15، شماره 2 - ( تابستان 1403 )                   جلد 15 شماره 2 صفحات 10-1 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Habibi P, Hosseinzadeh S, Javanmard A, Rafat A, Hasanpur K. (2024). The Identification and Classification of Some Candidate Genes Associated with Resistance to Infectious Nematodes in Sheep Using Microarray Data. Res Anim Prod. 15(2), 1-10. doi:10.61186/rap.15.2.1
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1379-fa.html
جبیبی پریسا، حسین زاه سئودا، جوانمرد آرش، رافت عباس، حسن پور کریم. شناسایی و دسته ‎بندی برخی از ژن‌های مؤثر در مقاومت نسبی ژنتیکی گوسفند به آلودگی نماتد مبتنی بر داده‌های ریزآرایه پژوهشهاي توليدات دامي 1403; 15 (2) :10-1 10.61186/rap.15.2.1

URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1379-fa.html


1- ژنتیک و اصلاح نژاد، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران و ژنتیک و اصلاح نژاد، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2- ژنتیک و اصلاح دام، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران & ژنتیک و اصلاح دام، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران و گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
4- ژنتیک و اصلاح دام، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران و ژنتیک و اصلاح دام، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
چکیده:   (687 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: در سرتاسر جهان، آلودگی نماتدهای دستگاه گوارش، جمله جدیترین علل بیماری در نشخوارکنندگان اهلی محسوب میشوند. در این راستا، تنوع فنوتیپی قابلتوجهی در داخل و بین نژادهای گوسفند نسبت به مقاومت به نماتدهای گوارشی گزارش شده است که بهنظر میرسد زمینه ژنتیکی دارد. لیست ژن‌های کاندیدای مؤثر و شبکه ژنی شناسایی شده در خصوص مقاومت انگلی در گوسفند نشان می‌دهد که ژن‌هایی دخیل در سیستم ایمنی همچون، ژن اینترفرون interferon γ (IFN-γ) می‌باشد. در مسیرهای بیوشیمیایی سیتوکنین سیستم ایمنی و ایجاد مقاومت به انگل و واکنش‌های ایمنی نقش دارد. همچنین، بعضی جهش‌های موجود روی این ژن تأثیر منفی روی عملکرد سلول‌های تخصصی سیستم ایمنی در مواجه با انگل‌های مهاجم دارد. فن‌آوری ریز آرایهDNA، یکی از پرکاربردترین روش‌های پربرونداد اطلاعات مربوط به بیان‌ژن در پروژه‌های عملکرد ژنوم است که امکان بررسی بیان همزمان هزاران ژن را فراهم می‌کند. فن‌آوری ریزآرایه، ریزآرایه ژنومیکس و ریزآرایه پروتئومیکس را شامل می‌شود. هدف از پژوهش حاضر، شناسایی و دستهبندی برخی از ژن‌های مؤثر در مقاومت نسبی ژنتیکی گوسفند به آلودگی نماتد با استفاده از داده‌های ریزآرایه می‌باشد.
مواد و روش‌ها: در پژوهش حاضر، جهت دستیابی به پایگاههای با دسترسی آزاد، بانک برخط GEO متعلق به NCBI بررسی گردید و داده‌های ریزآرایه مناسب با بهترین تکرار برای آلودگی به نماتدهای انگلی دانلود (پلتفورم GPL4077، GPL4076 و GPL4072 با مجموع 48 داده خام) و با استفاده از بسته‌های نرم‌افزاری مبتنی بر R مورد بررسی قرار گرفت و ژن‌های با بیان افتراقی معنیدار شناسایی شدند. این داده ­ها، به سه دستهی شاهد، قبل از عفونت و سلولهای عفونی تقسیمبندی شدند. بهمنظور، بررسی کیفیت داده‌ها از سه نمودار مرجع Heatmap، تجزیه مولفههای واریانس (PCA) و نمودار آتشفشانی استفاده گردید. سپس، با بررسی این نمودار‌ها نمونه‌هایی که دارای کیفیت نامطلوب بودند از مراحل بعدی تجزیه و تحلیل حذف گردید. از پکیج نرمافزاری تحت مجموعه R/Bioconductor و وابستگیهای نرمافزاری آنها همچون (Biobase، GEOquery، limma، affy، Genfilter، Pheatmap، Plyr، Reshape2، (Ggplot2 برای مشخص شدن افزایش و یا کاهش معنیدار بیان ژنها و تفکیک آنها از ژنهای اولیه استفاده شد. دادههای خام در مقیاس لگاریتمی سنجیده شد و همچنین، از آماره P value تصحیح شده در جهت مقایسات بیان بین گروه‌های ژنی استفاده گردید.
یافته‌ها: نتایج مشاهده شده در خصوص کنترل کیفیت دادههای خام و خروجیهای مربوط به کنترل کیفیت دادههای ادغام شده نشان داد که واریانس درونگروهی دادههای خام بالا بوده فلذا، پیش تصحیح و پردازش دادههای خام در این خصوص قبل از تجزیه و تحلیل اصلی انجام شد. نتایج آنالیز همبستگی پس از پیش پردازش دادههای خام بیانگر ارتباط قوی ژنها در گروههای آلوده (inf) و پیشآلوده ((pre-inf در مقایسه با نمونهی سالم که بهعنوان کنترل استفاده شد بود که اعتبارسنجی نتایج آتی را بطور قوی تایید کرد. پس از انجام آنالیزهای بیوانفورماتیکی، ژنهای کاندیدای NACA، RPL4،NAGS ، CTCF، GBP1، BHLHE، YTHDF3، PDHA1، MXI1 دچار افزایش بیان معنیدار و ژنهای PDHA1 و MXI1 دچار کاهش بیان معنیدار شدند. با توجه به نتایج بهدست آمده در این مطالعه، این ژنها از دیدگاه آنتولوژی، در روند متابولیسم سلولی، عملکرد مولکولی، ایجاد ترکیبات ژنتیکی و زندگی سلولی نقش دارند. بنابراین، با مشاهده به سطح p-value <0.05 بهعنوان ژنهای معنادار گزارش شدند. ژن NAGS در واقع ژن ان اکریل گلوتامات سنتتاز میباشد که کوفاکتور اولین انزیم دخیل در سیکل دفع اوره در پستانداران میباشد نقش عملکردی این ژن در بسیاری از بیماریهای عصبی مشخص شده است. ژن CTCF تاثیر مثبت بر روی سلولهای سیستم ایمنی میگذارد و مخصوصاً در مقابله با ویروسها و عوامل مهاجم به بدن میزبان ایفای نقش میکند. ژن گوانیلات بایدنیگ پروتئینGBP1  در مقابله بدن با بسیاری از عوامل عفونی نقش دارد. این ژن باعث پاسخهای اکسی داتیو و اتوفاژی سیستم ایمنی میزبان در برایر عوامل مهاجم میگردد. ژن متیل آدونوزین ار ان ای بابدینگ 3 کارایی بیشتری در ایمنی آنتیویرال داشته و همچنین ارتباط نزدیکی با ژن گوانیلات بایدنیگ پروتئین که در مقابله بدن با بسیاری از عوامل عفونی نقش دارد. این ژن باعث پاسخهای اکسی داتیو و اتوفاژی سیستم ایمنی میزبان در برابر عوامل مهاجم میگردد. ژن پیروات دهیدروژناز PDHA1 در متابولیسم سیستمهای ایمنی نقش دارد. این ژن در تنظیمات ناشی از فاکتورهای آلوستریک، ترمیم پیوندهای کووالانسی و تغییرات نسبتاً سریع در مقادیر پروتئین‌های بیان‌شده، یا با تغییر بیان ژن یا تخریب پروتئولیتیک نقش آفرینی میکند. ژن MXI1 برای کنترل ورود عوامل مهاجم به داخل بدن میزبان کمک میکند و باعث بهبود و التیام عفونتها میشود.علت توجیهی عدم تطبیق نتایج پژوهش حاضر با مطالعات پیشین را میتوان به عواملی همچون استفاده از نمونهها (نژادهای متفاوت) و تکنیکهای آزمایشگاهی متفاوت، میزان آلودگی با انگل متفاوت، سن متفاوت ماده آزمایشی، نوع و تیپ متفاوت نماتد، تکنیک و ابزار متفاوت، تفاوتهای آب و هوایی منطقه آزمایش و موقعیت جغرافیایی و استفاده از تکنیکهای متفاوت ار ان سیک و میکرواری را دانست. با این وجود نتایج و خروجیهای این مطالعه در شرایط حاکم مربوطه میتواند کاربردی باشد.
نتیجه‌گیری: استفاده از اطلاعات و خروجیهای تکنیک میکرواری و بررسی الگوی بیان افتراقی میتواند برای اصلاح دام مولکولی گوسفند در جهت مقاومت به انگلهای داخلی از طریق تلفیق اطلاعات فنوتیپی و ژنوتیپی در مدلهای حیوانی کمک شایان توجهی نماید.

 
متن کامل [PDF 640 kb]   (222 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: ژنتیک و اصلاح نژاد دام
دریافت: 1402/2/4 | پذیرش: 1402/8/8

فهرست منابع
1. Alba-Hurtado, F., & Muñoz-Guzmán, M. A. (2013). Immune responses associated with resistance to haemonchosis in sheep. BioMed research international, 2013. [DOI:10.1155/2013/162158]
2. Alvarez Rojas, C. A., Ansell, B. R., Hall, R. S., Gasser, R. B., Young, N. D., Jex, A. R., & Scheerlinck, J.-P. Y. (2015). Transcriptional analysis identifies key genes involved in metabolism, fibrosis/tissue repair and the immune response against Fasciola hepatica in sheep liver. Parasites & vectors, 8(1), 1-14. [DOI:10.1186/s13071-015-0715-7]
3. Amarante, A., Craig, T., Ramsey, W., El-Sayed, N., Desouki, A., & Bazer, F. (1999). Comparison of naturally acquired parasite burdens among Florida Native, Rambouillet and crossbreed ewes. Veterinary Parasitology, 85(1), 61-69. [DOI:10.1016/S0304-4017(99)00103-X]
4. Anderson, R., McEwan, J., Brauning, R., Kijas, J., Dalrymple, J., Worley, K., Daetwyler, H., Van Stijn, T., Clarke, S., & Baird, H. (2014). Development of a high density (600K) Illumina Ovine SNP chip and its use to fine map the yellow fat locus. Plant and Animal Genome XXII Conference.
5. Andronicos, N., Hunt, P., & Windon, R. (2010). Expression of genes in gastrointestinal and lymphatic tissues during parasite infection in sheep genetically resistant or susceptible to Trichostrongylus colubriformis and Haemonchus contortus. International journal for parasitology, 40(4), 417-429. [DOI:10.1016/j.ijpara.2009.09.007]
6. Baker, R., Mwamachi, D., Audho, J. O., Aduda, E. O., & Thorpe, W. (1998). Resistance of Galla and Small East African goats in the sub-humid tropics to gastrointestinal nematode infections and the peri-parturient rise in faecal egg counts. Veterinary Parasitology, 79(1), 53-64. [DOI:10.1016/S0304-4017(98)00151-4]
7. Beraldi, D., McRae, A. F., Gratten, J., Pilkington, J. G., Slate, J., Visscher, P. M., & Pemberton, J. M. (2007). Quantitative trait loci (QTL) mapping of resistance to strongyles and coccidia in the free-living Soay sheep (Ovis aries). International journal for parasitology, 37(1), 121-129. [DOI:10.1016/j.ijpara.2006.09.007]
8. Berton, M. P., de Oliveira Silva, R. M., Peripolli, E., Stafuzza, N. B., Martin, J. F., Álvarez, M. S., Gavinã, B. V., Toro, M. A., Banchero, G., & Oliveira, P. S. (2017). Genomic regions and pathways associated with gastrointestinal parasites resistance in Santa Inês breed adapted to tropical climate. Journal of animal science and biotechnology, 8, 1-16. [DOI:10.1186/s40104-017-0190-4]
9. Bishop, S. (2012). Possibilities to breed for resistance to nematode parasite infections in small ruminants in tropical production systems. Animal, 6(5), 741-747. [DOI:10.1017/S1751731111000681]
10. Boersema, J., & Pandey, V. (1997). Anthelmintic resistance of trichostrongylids in sheep in the highveld of Zimbabwe. Veterinary Parasitology, 68(4), 383-388. [DOI:10.1016/S0304-4017(96)01089-8]
11. Carracelas, B., Navajas, E. A., Vera, B., & Ciappesoni, G. (2022). Genome-Wide Association Study of Parasite Resistance to Gastrointestinal Nematodes in Corriedale Sheep. Genes, 13(9), 1548. [DOI:10.3390/genes13091548]
12. Coltman, D., Wilson, K., Pilkington, J., Stear, M., & Pemberton, J. (2001). A microsatellite polymorphism in the gamma interferon gene is associated with resistance to gastrointestinal nematodes in a naturally-parasitized population of Soay sheep. Parasitology, 122(5), 571-582. [DOI:10.1017/S0031182001007570]
13. Crawford, A. M., Paterson, K. A., Dodds, K. G., Diez Tascon, C., Williamson, P. A., Roberts Thomson, M., Bisset, S. A., Beattie, A. E., Greer, G. J., & Green, R. S. (2006). Discovery of quantitative trait loci for resistance to parasitic nematode infection in sheep: I. Analysis of outcross pedigrees. BMC genomics, 7, 1-10. [DOI:10.1186/1471-2164-7-178]
14. Dixon, S., Karrow, N. A., Borkowski, E., Suarez-Vega, A., Menzies, P. I., Kennedy, D., Peregrine, A. S., Mallard, B. A., & Cánovas, Á. (2023). Identifying hepatic genes regulating the ovine response to gastrointestinal nematodes using RNA-Sequencing. Frontiers in Genetics, 14, 1111426. [DOI:10.3389/fgene.2023.1111426]
15. Falzon, L. C., Menzies, P. I., VanLeeuwen, J., Shakya, K. P., Jones-Bitton, A., Avula, J., Jansen, J. T., & Peregrine, A. S. (2014). Pilot project to investigate over-wintering of free-living gastrointestinal nematode larvae of sheep in Ontario, Canada. The Canadian Veterinary Journal, 55(8), 749.
16. Fortes, F. S., Kloster, F. S., Schafer, A. S., Bier, D., Buzatti, A., Yoshitani, U. Y., & Molento, M. B. (2013). Evaluation of resistance in a selected field strain of Haemonchus contortus to ivermectin and moxidectin using the Larval Migration on Agar Test. Pesquisa Veterinária Brasileira, 33, 183-187. [DOI:10.1590/S0100-736X2013000200008]
17. McManus, C., do Prado Paim, T., de Melo, C. B., Brasil, B. S., & Paiva, S. R. (2014). Selection methods for resistance to and tolerance of helminths in livestock. Parasite, 21, 56. https://doi.org/10.1051/parasite/2014055 [DOI:10.1051%2Fparasite%2F2014055]
18. Raschia, M. A., Donzelli, M. V., Medus, P. D., Cetrá, B. M., Maizon, D. O., Suarez, V. H., Pichler, R., Periasamy, K., & Poli, M. A. (2021). Single nucleotide polymorphisms from candidate genes associated with nematode resistance and resilience in Corriedale and Pampinta sheep in Argentina. Gene, 770, 145345. [DOI:10.1016/j.gene.2020.145345]
19. Saddiqi, H. A., Jabbar, A., Sarwar, M., Iqbal, Z., Muhammad, G., Nisa, M., & Shahzad, A. (2011). Small ruminant resistance against gastrointestinal nematodes: a case of Haemonchus contortus. Parasitology research, 109, 1483-1500. [DOI:10.1007/s00436-011-2576-0]
20. Sayers, G., Good, B., Hanrahan, J., Ryan, M., Angles, J., & Sweeney, T. (2005). Major histocompatibility complex DRB1 gene: its role in nematode resistance in Suffolk and Texel sheep breeds. Parasitology, 131(3), 403-409. [DOI:10.1017/S0031182005007778]
21. Sayers, G., & Sweeney, T. (2005). Gastrointestinal nematode infection in sheep-a review of the alternatives to anthelmintics in parasite control. Animal Health Research Reviews, 6(2), 159-171. [DOI:10.1079/AHR2005108]
22. Seyedsharifi, R., Khalkhali-Evrigh, R., & Hedayat, N. (2022). Comparative Study of Transcriptome Profile and Immune-related Genes Network Associated with Intestinal Epithelial Tissue based on Microarray Data in Poultry with Coccidiosis. Research On Animal Production (Scientific and Research), 13(36), 154-162. http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1248-en.html. (In Persian). [DOI:10.52547/rap.13.36.154]
23. Spitsin, S., Meshki, J., Winters, A., Tuluc, F., Benton, T. D., & Douglas, S. D. (2017). Substance P-mediated chemokine production promotes monocyte migration. Journal of Leucocyte Biology, 101(4), 967-973. [DOI:10.1189/jlb.1AB0416-188RR]
24. Sweeney, T., Hanrahan, J., Ryan, M., & Good, B. (2016). Immunogenomics of gastrointestinal nematode infection in ruminants-breeding for resistance to produce food sustainably and safely. Parasite immunology, 38(9), 569-586. [DOI:10.1111/pim.12347]
25. Venturina, V. M., Gossner, A. G., & Hopkins, J. (2013). The immunology and genetics of resistance of sheep to Teladorsagia circumcincta. Veterinary research communications, 37, 171-181. [DOI:10.1007/s11259-013-9559-9]
26. Willoughby, O. B., Borkowski, E., Dixon, S., Cunha, S. M., Asselstine, V., Perergrine, A. S., Menzies, P. I., Karrow, N. A., & Cánovas, A. (2022). 149 Differences in Gene Expression Following Natural Exposure to Gastrointestinal Parasites between Sheep Selected for High Innate Responses and High Antibody-Mediated Adaptive Immune Responses. Journal of Animal Science, 100 (Supplement_3), 70-70. [DOI:10.1093/jas/skac247.139]
27. Zhang, R., Liu, F., Hunt, P., Li, C., Zhang, L., Ingham, A., & Li, R. W. (2019). Transcriptome analysis unraveled potential mechanisms of resistance to Haemonchus contortus infection in Merino sheep populations bred for parasite resistance. Veterinary Research, 50(1), 1-13. [DOI:10.1186/s13567-019-0622-6]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به پژوهشهای تولیدات دامی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Research On Animal Production

Designed & Developed by : Yektaweb