این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
پژوهش های تولیدات دامی، جلد ۱۶، شماره ۲، صفحات ۰-۰

عنوان فارسی شناسایی واریانت‌های مهم ژن‌های کد‌کننده آنزیم ATPase و سیتوکروم b ژنوم میتوکندری در گاوهای هلشتاین و کلیستانیRNA-seq
چکیده فارسی مقاله
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.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله ترانسکریپتوم، جایگزینی نوکلئوتیدی، کلیستانی، واریانت ژنتیکی، هلشتاین.

عنوان انگلیسی Identification of important variants of ATPase and cytochrome b coding genes of the mitochondrial genome in Holstein and Cholistani cows
چکیده انگلیسی مقاله
 Extended Abstract
  
  
  
  
  
  Introduction and Objective: Selection over the past years has caused commercially modified livestock to have less genetic resistance and adaptability compared to native livestock, which is the reason for the reduction of genetic diversity. Implementing any breeding programs to adapt to environmental changes quickly is necessary. In the past studies that were conducted to investigate the differential analysis of genes in the Holstein and Cholistani breeds of the Punjab province of Pakistan, a very significant difference in expression was observed in some genes, including mitochondrial genes, which became the basis of the present study. Therefore, this research aims to investigate the reasons for the difference in gene expression between Holstein and Cholistani cattle breeds in mitochondrial genes, including ATP6, ATP8 and CYTB genes, which are involved in important processes such as energy metabolism in dealing with biotic and abiotic stresses. and also play a role in disease resistance, using transcript data (RNA-Seq). For this purpose, transcriptome coverage, nucleotide and protein regions and mutations, and deletion and addition genetic differences in the mitochondrial genome of these two breeds were investigated.
  
  
  
  
  
Materials and Methods: In the present study, transcriptome data (RNA-Seq) with free access of 40 samples of dairy cows from the University of Wisconsin, USA and 45 female cows of Cholistani from Gujatipir dairy cow unit of Bahawalpur city located in the Punjab state of Pakistan were used. Considering that the results of the differential gene expression of the two breeds showed that different expression in several mitochondrial genes and part of the differences are related to their different genetic structure in the two breeds, was the aim of the present. Using NCBI genome databases at: (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) and Ensemble at: (https://asia.ensembl.org/index.html) the sequence of three Mitochondrial genes including ATP6, ATP8 and CYTB for Holstein cattle (Bos taurus) and Cholistani cattle (Bos indicus) were extracted and stored in FASTA format. IGB version 6 software was used to check the level of transcriptomic coverage. MEGA6 software was used to calculate the polymorphic regions as well as to calculate the percentage of nucleotide substitution and alignment of the sequences, and in the following, to determine the types of polymorphisms occurring in the mitochondrial genomes of Holstein and Cholistani using nucleotide and amino acid sequences as well as haplotype blocks, determining the insert and deletion regions and protected regions in the genome from Dnasp5 software was used.
  Results: The number of deletion sites in the Holstein breed in the three ATP6, ATP8, and CYTB gene loci was 96, 28, and 91, respectively, which were more than the number of deletion points in the Cholistani breed (vs. 84, 9, and 57). In the Cholistani breed, there is an insertion of 64 bp in the ATP6 gene locus at position 8733 bp, and two insertion regions in the CYTB gene locus at positions 15846 and 14779 bp, 17 and 24 bp in length, respectively. No insertion was observed in the ATP8 locus in the Cholistani breed. In the Holstein breed, there is an insertion region at position 8185 with a length of 16 bp in the ATP8 locus, an insertion region at position 8733 bp with a length of 20 bp in the ATP6 gene locus, and in the CYTB gene, three insertion regions were observed at positions 14779, 15355, and 15356, respectively, 27, 42, and 16 base pairs in length. Among the three gene loci, ATP6 had the highest level of coverage and ATP8 had the lowest level of coverage, and CYTB was in the middle of the other two loci. The comparison of the nucleotide sequences of the ATP6 gene locus with a length of 678 base pairs in two Holstein and Cholistani breeds showed 8 polymorphic regions and 3 polymorphic regions based on the amino acid sequence. They included two threonine-to-alanine conversions and one isoleucine-to-valine conversion position. Comparison of the nucleotide sequences of the ATP8 gene locus with a length of 198 base pairs in Holstein and Cholistani breeds containing 6 polymorphic regions and based on the amino acid sequence, they contained 2 polymorphic regions. Amino acid changes included valine to isoleucine and threonine to alanine. Comparison of the nucleotide sequences of the CYTB gene locus with a length of 1137 bp in the Holstein and Cholistani breeds containing 19 polymorphic regions and based on the amino acid sequence, only two polymorphic regions were found where the amino acid valine was converted to valine-isoleucine and isoleucine-valine. Finally, the results of analyzing the conserved regions in the aligned fragment of ATP6, ATP8 and CYTB genes showed that from the sequence of the mentioned genes, the ATP6 gene has a 217 bp conserved fragment, the ATP8 gene without the conserved region. Non-protected genes are susceptible to nucleotide changes and mutations, which have caused the coming into being of new proteins and their new functions. and most of its regions of the CYTB gene were protected. CYTB gene had the most conserved regions in DNA with a length of 605 bp. Also, the results showed that transitional substitution in all genes is more than transversional substitution.
Conclusion: The results of comparison analysis of transcripts of Holstein and Cholistani breeds, in addition to different expression in different genes including mitochondrial genome and complementary analysis of nucleotide and amino acid sequences of ATP6, ATP8 and CYTB genes showed that evolutionary factors including mutations, selection and migration were three of the most important factors that caused changes in the genetic structure of breeds, including Holstein, in such a way that the mentioned changes caused different expression of mitochondrial genes in two breeds. Therefore, to improve the compatibility of commercial breeds, it is possible to combine effective variants and increase the economic life span of commercial livestock in combination with native livestock by designing suitable breeding programs and genomic selection.
 
 
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله Cholistani, Genetic variant, Holstein, Nucleotide substitution, Transcriptome

نویسندگان مقاله احمد تمروسی | Ahmad Tamroosi
University of Zabol
دانشگاه زابل

غلامرضا داشاب | Gholam Reza Dashab
University of Zabol
دانشگاه زابل

محمد حسین بناء بازی | Mohammad Hossein Banabazi
Education and Extension Organization (AREEO)
سازمان تحقیقات، آموزش و ‌ترویج کشاورزی

علی مقصودی | Ali Maghsoudi
Tarbiat Modares University
دانشگاه تربیت مدرس


نشانی اینترنتی http://rap.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-458-12&slc_lang=fa&sid=1
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده ژنتیک و اصلاح نژاد دام
نوع مقاله منتشر شده پژوهشی
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات