Research on Animal Production
پژوهشهاي توليدات دامي
rap
Agriculture
http://rap.sanru.ac.ir
1
admin
2251-8622
2676-461X
8
10.61186/rap
14
8888
13
fa
jalali
1400
9
1
gregorian
2021
12
1
12
34
online
1
fulltext
fa
مطالعه بیوانفورماتیکی ژنوم میتوکندری در دو زیرگونه گاو هلشتاین (Bos taurus) و کلیستانی (Bos indicus) با استفاده از داده های RNA-Seq
Bioinformatics Study of mtDNA Genes in Two Subspecies of Holstein (Bos taurus) and Cholistani (Bos indicus) Cattle Using RNA-Seq Data
ژنتیک و اصلاح نژاد دام
ژنتیک و اصلاح نژاد دام
پژوهشي
Research
<div style="text-align: justify;"><strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">چکیده</span></span></strong> <strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">مبسوط</span></span></strong><strong><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;"></span></span></span></strong><br>
<strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">مقدمه و هدف: </span></span></strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">ظهور نسل جدید توالی</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">یابی ترانسکریپتوم به بهبود صحت کلی پیش</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">بینی بیان ژن</span></span><sub><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span></sub><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">های مختلف با استفاده از توالی</span></span><sub><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span></sub><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">های کوتاه </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">RNA-Seq</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> کمک کرده است.این فناوری می</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">تواند یک دیدگاه جامع</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">تری نسبت به ژنومیک عملکردی در بسیاری از گونه</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">ها با یک توالی ژن منحصر به فرد داشته باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی دلایل ساختاری بیان متفاوت ژن­ های میتوکندری در دو زیر­گونه گاو هلشتاین و کلیستانی شامل ژن­ های </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND3</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">، </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND4</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">، </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND4L</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">،</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND5 </span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> و </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND6</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> بود که در فرآیندهای مهمی از جمله متابولیسم انرژی در مقابله با تنش­ های زیستی و غیرزیستی و نیز مقاومت به بیماری نقش دارند. </span></span><br>
<strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">مواد و روش</span></span></strong><strong><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span></strong><strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">ها: </span></span></strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">در این مطالعه از داده­­ های </span></span><em><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">RNA-Seq</span></span></span></em><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> مربوط به ادغام 40 نمونه از مرکز گاو شیری دانشگاه ویسکانسین آمریکا (</span></span><em><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">Bos taurus</span></span></span></em><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">) و 45 گاو ماده <em>کلیستانی</em> (</span></span><em><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">Bos indicus</span></span></span></em><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">) در مزرعه گوجایتپیر شهر باهاوالپور واقع در ایالت پنجاب پاکستان استفاده شد. برای انجام این مطالعه جهت بررسی سطح پوشش ترانسکریپتومی و اختلافات ژنتیکی در بین پنج ژن میتوکندری که شامل نواحی چندشکلی، نواحی حذف و اضافه، نواحی اتصال و درصد انواع جایگزینی</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">های نوکلئوتیدی انتقالی و تقاطعی</span></span> <span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">از نرم­ افزارهای </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">IGB</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">، </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;"> MEGA6</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">و </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">DnaSPV.5</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> استفاده شد. </span></span><br>
<strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">یافته</span></span></strong><strong><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span></strong><strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">ها: </span></span></strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">بیشترین ناحیه و طول حذف در تمام ژنهای مورد مطالعه مربوط به ژنوم هلشتاین و بیشترین طول و ناحیه اتصال مربوط به گاو کلیستانی بود. بیشترین تعداد نواحی حذف در گاوهای <em>هلشتاین</em> و <em>کلیستانی</em> مربوط به ژن </span></span><em><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND4</span></span></span></em><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> به ترتیب با 74 و 66 نقطه و کمترین نواحی حذف مربوط به </span></span><em><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND4L</span></span></span></em><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> به ترتیب با 9 و 4 ناحیه حذف بودند. ژن­های </span></span><em><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND4</span></span></span></em><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> و </span></span><em><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND4L</span></span></span></em><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> هیچ ناحیه اتصال نداشتند، اما ژن­ های </span></span><em><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND5</span></span></span></em><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> و </span></span><em><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND6</span></span></span></em><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> در دو نژاد <em>هلشتاین</em> و <em>کلیستانی</em> به</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">ترتیب با 1 و 2 ناحیه اتصال موجب افزایش ژنوم به ترتیب با طول 11 و 22 جفت باز شدند. بالاترین سطح پوشش ترانسکریپتومی در ژن­ های </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND3</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> و </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND4</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> و کمترین پوشش در جایگاه ژن </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND6</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> مشاهده شد. تعداد نواحی چندشکل در جایگاه </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">ND5</span></span></span><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> بیشتر از سایر ژن ­ها و برابر با 38 ناحیه چندشکلی بود. همچنین، نتایج نشان داد که درصد جانشینی انتقالی در بازها بیشتر از جانشینی تقاطعی هست که می ­تواند دلیل پایداری تغییرات در طی تکامل باشند. بنابراین، برخی از دلایل ساختاری ژن­ های میتوکندری که در دو زیرگونه هلشتاین و کلیستانی بیان متفاوت داشتند، می­ تواند مربوط به حذف و اضافه، نواحی چندشکلی، سطح پوشش ترانسکریپتومی و نوع و میزان جایگزینی­ های انتقالی و تقاطعی باشند که در طی تکامل دو زیرگونه بوجود آمده است. </span></span><br>
<strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">نتیجه</span></span></strong><strong><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:8.0pt;">­</span></span></span></strong><strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">گیری: </span></span></strong><span style="font-family:2 Mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">انتخاب شدید برای تولید شیر در گاوهای هلشتاین نسبت به نژاد کلیستانی منجر به کاهش طول ژنوم میتوکندری و تغییرات در ساختار نوکلئوتیدی برخی ژن­ های میتوکندری شده که نتیجه آن تغییر بیان ژن­ ها و عکس ­­­­­العمل متفاوت به شرایط متفاوت محیطی می­­­ باشد.</span></span></div>
<pre style="text-align: justify;">
<strong>Extended Abstract</strong>
<strong>Introduction and Objective:</strong> The advent of the new generation of transcriptome sequencing has helped to improve the overall accuracy of different gene expression predictions using short <em>RNA-Seq</em> sequences. This technology can provide a more comprehensive view of functional genomics in many species with a unique gene sequence. The aim of this study was to investigate the structural reasons for different expression of mitochondrial genes in two subspecies of <em>Holstein</em> and <em>Cholistani</em> cattle, including <em>ND3</em>, <em>ND4</em>, <em>ND4L</em>, <em>ND5</em> and <em>ND6</em> genes, which are involved in important processes such as energy metabolism against stress. Biological and non-biological as well as disease resistance are involved.
<strong>Material and Methods:</strong> In this study, <em>RNA-Seq</em> data were used to integrate 40 samples from the University of Wisconsin Dairy Cattle Center (<em>Bos taurus</em>) and 45 Christian cows (<em>Bos indicus</em>) at the Gujaratpir farm in Bahawalpur, Punjab, Pakistan. IGB, MEGA6 and DnaSPV.5 software were used to investigate the level of transcriptome coverage and genetic differences among the five mitochondrial genes, which included polymorphic regions, deletion and addition regions, binding regions and the percentage of transitional and transversional nucleotide substitutions.
<strong>Results:</strong> The highest deletion region and length in all studied genes was related to <em>Holstein</em> genome and the highest length and binding region was related to <em>Cholistani</em> cattle. The highest number of deletions in <em>Holstein</em> and <em>Cleistani</em> cows were related to <em>ND4</em> gene with 74 and 66 points, respectively, and the lowest deletions were related to <em>ND4L</em> with 9 and 4 deletion sites, respectively. The <em>ND4</em> and <em>ND4L</em> genes had no binding regions, but the <em>ND5</em> and <em>ND6</em> genes in the <em>Holstein</em> and <em>Cleistian</em> breeds with 1 and 2 binding regions increased the genome by 11 and 22 bp, respectively. The highest level of transcriptome coverage was observed in <em>ND3</em> and <em>ND4</em> genes and the lowest level was observed in <em>ND6</em> gene locus. The number of polymorphic regions in <em>ND5</em> locus was more than other genes and equal to 38 polymorphic regions. The results also showed that the percentage of transitional substitution in bases is higher than transversional substitution which can be the reason for the stability of changes during evolution. Therefore, some of the structural reasons for mitochondrial genes that were expressed differently in both <em>Holstein</em> and <em>Cholistani</em> subspecies could be related to deletion and addition, polymorphic regions, transcriptome coverage level, and type and amount of transitional and intersecting substitutions during the evolution of the two subspecies.<strong> </strong>
<strong>Conclusion:</strong> Intense selection for milk production in <em>Holstein</em> cows compared to the <em>Cholistani</em> breed has led to a reduction in the length of the mitochondrial genome and changes in the nucleotide structure of some mitochondrial genes, resulting in altered gene expression and different responses to different environmental conditions.</pre>
<pre>
</pre>
بیان ژن, پوشش ترانسکریپتومی, حذف و اضافه, کلیستانی, هلشتاین
Addition and deletion, Cholistani, Gene Expression, Holstein, Transcriptome Coverage
172
184
http://rap.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-458-9&slc_lang=fa&sid=1
Ahmad
Tamroosi
احمد
تمروسی
ahmadtamroosi@gmail.com
100319475328460017148
100319475328460017148
No
University of Zabol
گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران
Gholam Reza
Dashab
غلامرضا
داشاب
dashab@uoz.ac.ir
100319475328460017149
100319475328460017149
Yes
University of Zabol
گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران
Mohammad Hossein
Banabazi
محمد حسین
بناء بازی
hossein.banabazi@gmail.com
100319475328460017150
100319475328460017150
No
Animal Science Research Institute of Iran
بخش پژوهشهای بیوتکنولوژی، موسسه تحقیقات علوم دامی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج
Ali
Maghsoudi
علی
مقصودی
alimaghsouditmu@gmail.com
100319475328460017151
100319475328460017151
No
University of Zabol
گروه علوم دامی و بیوانفورماتیک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران