چكيده فارسي :
سابقه و هدف: مولكول‌هاي ريزRNA توالي‌هاي كوتاهي (با ميانگين طول 22 نوكلئوتيد) هستند كه با اثر بر تنظيم بيان ژن‌ها فرآيندهاي بيولوژيكي بسياري را تحت تأثير قرار مي‌دهند. توليد شير فرآيند فيزيولوژيكي مي‌باشد كه تحت تأثير تعداد بسيار زيادي از ژن‌ها، ريزRNAها، مسيرهاي ژني و مسيرهاي سيگنالدهي قرار مي‌گيرد. در اين مطالعه با بررسي مولكول‌هاي محافظت شده ريزRNA در بين گونه‌هاي موش، گاو و بز به شناسايي ريزRNAها، ژن‌هاي هدف آنها و مسيرهاي ژني مرتبط با توليد شير پرداخته شد.
مواد و روش‌ها: در اين مطالعه جهت بررسي مكانسيم مولكولي اثر ريزRNAها بر توليد شير، ابتدا داده‌هاي مورد نظر با شماره دسترسي GSM1295115 براي گونه موش، GSM1295118 براي گونه گاو و GSM969927 براي گونه بز از پايگاه داده GEO دانلود شدند. شناسايي ريزRNAها با استفاده از نرم‌افزار mirdeep2 انجام شد. در اين مطالعه از پايگاه داده mirwalk براي شناسايي ژن‌هاي هدف ريزRNAهايي كه دربافت پستان هر سه گونه بيان مي‌شوند؛ استفاده گرديد. پايگاه اطلاعاتي mirwalk قادر به تخمين ژن‌هاي هدف بر اساس الگوريتم‌هاي ده پايگاه اطلاعاتي ديگر مي‌باشد. ترسيم ارتباطات ژني شبكه برهمكنش ريزRNAها و ژن‌هاي هدفشان توسط نرم‌افزار cytoscape انجام شد. جهت بررسي مسيرهاي ژني و سيگنال دهي مرتبط با ژن‌هاي هدف از پايگاه اطلاعاتي DAVID استفاده شد.
يافته‌ها: بر اساس نتايج اين مطالعه ژن‌هاي miR-93-5p، miR-27b-3p، miR-27a-3p و miR-200c-3p از مهمترين ريزRNAها و ژن‌هاي Pten، Rlim، Pdik1l و Setd5 از مهمترين ژن‌هاي هدف در فرآيند توليد شير و مسيرهاي بيوسنتزي تركيبات شير بودند. از مهمترين نتايج اين مطالعه معرفي Setd5 به عنوان يك ژن جديد مرتبط با فرآيند توليد شير مي‌باشد. آناليز مسيرهاي ژني نشان داد كه مسير چسبندگي كانوني، مسير سيگنالدهيMAPK ، مسير سيگنال دهي mTOR، مسير سيگنال دهي PI3K-Akt و مسير سيگنال دهي نروتروفين از مهمترين مسيرهاي ژني مي‌باشند كه توسط ژن‌هاي هدف فعال شده و نقش مهمي در بيوسنتز توليد شير و توسعه بافت پستاني دارند. اين مسيرهاي ژني مي‌توانند با اثرگذاري بر تكثير سلول‌هاي آلوئول، افزايش انشعابات، توسعه بافت پستاني، متابوليسم اسيدهاي آمينه، اثر بر سيستم اندوكريني، مسيرهاي سيگنادهي پرولاكتين و سنتز تركيبات شير مانند چربي، پروتئين و لاكتوز، فيزيولوژي و بيولوژي توليد شير را تحت تأثير قرار دهند.
نتيجه‌گيري: با توجه به نقش حياتي ريزRNAهاي مهم در شبكه مورد بررسي و ژن‌هاي هدف اين مولكول‌ها و همچنين مسيرهاي ژني مورد مطالعه، ميتوان در برنامه‌هاي اصلاح نژادي به عنوان مهمترين تنظيم‌كننده‌هاي مربوط به فرآيند توليد شير از آنها بهره برد. از اين اطلاعات ميتوان جهت معرفي و كاربرد ژن‌هاي كانديد و كاربرد آنها در روش انتخاب به كمك ژن و يا انتخاب ژنومي استفاده كرد. با توجه به اينكه توليد شير با توسعه و تكامل بافت پستاني همراه مي‌باشد، مولكول‌هاي ريز RNA و ژن‌هاي هدفي كه در اين مطالعه به آن پرداخته شده است، مي‌توانند كانديد مناسبي در كليه فرآيندهاي تكامل و تمايز نيز مطرح گردند.
چكيده لاتين :
Background and objectives: miRNA molecules are short sequences (with an average length of 22
nucleotides) that affect many biological processes by regulating gene expression. Milk production is
a physiological process that influence by a large number of genes, miRNAs and signaling pathways.
In this study, identification of miRNAs, their target genes, and signaling pathways were done by
investigation of interspecies conserved miRNAs in mouse, cattle and goat.
Materials and methods: In this study, to investigate the molecular mechanism of miRNA’s
effect on milk production, firstly data were downloaded with accession number GSM1295115
for mouse species, GSM1295118 for cattle species and GSM969927 for goat species from GEO
database. miRNAs was identified by mirDeep2. In this study, mirwalk database was used to
detect target genes of miRNA which expressed in all three species. The mirwalk database is also
able to estimates target genes based on the other ten databases’ algorithms. Visualization of
miRNA and their target genes’ interaction was performed by cytoscape. DAVID database was
used to study target genes-related gene and signaling pathways.
Results: According to these results miR-93-5p, miR-27b-3p, miR-27a-3p and miR-200c-3p
genes are the most important miRNA and Pten, Rlim, Pdik1l and Setd5 genes are the most
important target genes on the process of milk production and pathways of milk components
biosynthesis. One of the most important results of this study was detected Setd5 as the novel
milk production process-related gene. Gene pathway analysis showed Focal adhesion pathway,
MAPK signaling pathway, mTOR signaling pathway, PI3K-Akt signaling pathway and
Neurotrophin signaling pathway were the most important of gene pathways which activated by
target genes and have a vital role in milk production biosynthesis and development of mammary
glands. These gene pathways could affect milk production physiologically and biologically by
influencing on the development of alveolar cells, increasing branches, developing of mammary
tissue, amino acid metabolism, influencing on the endocrine system, prolactin signaling
pathway and influencing on the milk compounds synthesis such as fat, protein, and lactose.
Conclusion: According to critical role of the important miRNA in the studied network and
target genes of these molecules and also investigated gene pathways, it could be used in
breeding programs as the most important regulators in milk production process. This
information could be used to introduce and apply candidate genes for the gene assisted selection
method or genomic selection. Given that milk production is along with development and
differentiation of breast tissue, miRNA molecules and target genes which investigate in this
study could be the good candidates in all developmental and differential processes.
