پيش‌بيني جزاير CpG و بررسي ارتباط آنها با ويژگي‌هاي ژنومي با استفاده از مدل مخفي ماركوف در گاو

گاو يكي از مهمترين تأمين كننده­هاي مواد غذايي و مغذي بشر در جهان است. جزاير CpG نواحي مهم و مفيدي هستند كه داراي ارتباط عملكردي با رويداد­هاي مهم اپي ژنتيكي در سطح ژنوم مي­باشند. با توجه به اينكه تاكنون جزاير CpG در سطح ژنوم گاو بررسي نشده­اند هدف از اين مطالعه بررسي اين جزاير در ژنوم گاو با استفاده از مدل­هاي محفي ماركوف است. تعداد 90668 جزيره CpG در ژنوم گاو پيش­بيني گرديد. تغييرات تعداد و تراكم جزاير CpG در طول كروموزوم­ها بسيار كم بود. كروموزوم 25 داراي بيشترين تعداد (4556) و تراكم (CGIs/Mb 106٫20) جزاير CpG بود. همبستگي مثبت و معني­دار بين تراكم جزاير CpG با محتوي GC، نسبت مشاهده شده به مورد انتظار CpG، نرخ نوتركيبي و تراكم ژن مشاهده گرديد. با افزايش سايز كروموزم­ها تراكم جزاير CpG كاهش يافت و همچنين تراكم جزاير CpG در نواحي تلومري كروموزم­ها بيشتر از ساير قسمت­ها مشاهده گرديد كه مي­تواند علت همبستگي مثبت بين نرخ نوتركيبي و تراكم جزاير CpG باشد. جهت يافتن تفاوت­هاي جزاير CpG بين ژنوم گاو و ساير مهره­داران جزاير CpG در يازده مهره­دار ديگر بررسي گرديد. تغييرات تراكم جزاير CpG در بين حيوانات مورد مطالعه بسيار متفاوت بود. يافته­هاي اين مطالعه مي­تواند در درك بهتر نقش اپي ژنتيكي و نقش تكامل مولكولي جزاير CpG در ژنوم گاو مؤثر باشد.

Cattle supply an important source of nutrition for humans in the world. CpG islands (CGIs) are very important and useful, as they carry functionally relevant epigenetic loci for whole genome studies. As a matter of fact, there have been no formal analyses of CGIs at the DNA sequence level in cattle genomes and therefore this study was carried out to fill the gap. We used hidden markov model algorithm to detect CGIs. The total number of predicted CGIs for cattle was 90668. The number of detected CGIs and CGI densities down wardly varied across chromosomes. Chromosome 25 had the largest number of CGIs (4556) and the highest CGI density (106.20 CGIs/Mb). A significant positive correlation observed among CGI densities with guanine-cytosine (GC) content, ObsCpG/ExpCpG, recombination rate and gene density. When the size of chromosomes increased, the CGI densities decreased and a trend of higher CGI densities in the telomeric re-gions observed. This feature may be the reason of a positive correlation between CGI density and recombination rate. To detect information on CGI density differences between cattle and other vertebrate genomes, CGI density was also scanned in eleven vertebrate genomes. The CGI densities varied greatly among genomes. These discoveries may contribute to a better understanding of epigenomic role of CGIs and their molecular evolution in the cattle.