پديد آورندگان :
تمروسي، احمد دانشگاه زابل - دانشكده كشاورزي - گروه علوم دامي، زابل، ايران , داشاب، غلامرضا دانشگاه زابل - دانشكده كشاورزي - گروه علوم دامي، زابل، ايران , بناء بازي، محمد حسين سازمان تحقيقات، ترويج و آموزش كشاورزي - موسسه تحقيقات علوم دامي كشور - بخش پژوهشهاي بيوتكنولوژي،كرج، ايران , مقصودي، علي دانشگاه زابل - دانشكده كشاورزي - گروه علوم دامي و بيوانفورماتيك، زابل، ايران
كليدواژه :
بيان ژن , پوشش ترانسكريپتومي , حذف و اضافه , كليستاني , گاو هلشتاين
چكيده فارسي :
مقدمه و هدف: ظهور نسل جديد توالييابي ترانسكريپتوم به بهبود صحت كلي پيشبيني بيان ژنهاي مختلف با استفاده از تواليهاي كوتاه RNA-Seq كمك كرده است.اين فناوري ميتواند يك ديدگاه جامعتري نسبت به ژنوميك عملكردي در بسياري از گونهها با يك توالي ژن منحصر به فرد داشته باشد. هدف از انجام تحقيق حاضر بررسي دلايل ساختاري بيان متفاوت ژن هاي ميتوكندري در دو زيرگونه گاو هلشتاين و كليستاني شامل ژن هاي ND3، ND4، ND4L،ND5 و ND6 بود كه در فرآيندهاي مهمي از جمله متابوليسم انرژي در مقابله با تنش هاي زيستي و غيرزيستي و نيز مقاومت به بيماري نقش دارند.
مواد و روشها: در اين مطالعه از داده هاي RNA-Seq مربوط به ادغام 40 نمونه از مركز گاو شيري دانشگاه ويسكانسين آمريكا (Bos taurus) و 45 گاو ماده كليستاني (Bos indicus) در مزرعه گوجايتپير شهر باهاوالپور واقع در ايالت پنجاب پاكستان استفاده شد. براي انجام اين مطالعه جهت بررسي سطح پوشش ترانسكريپتومي و اختلافات ژنتيكي در بين پنج ژن ميتوكندري كه شامل نواحي چندشكلي، نواحي حذف و اضافه، نواحي اتصال و درصد انواع جايگزينيهاي نوكلئوتيدي انتقالي و تقاطعي از نرم افزارهاي IGB، MEGA6و DnaSPV.5 استفاده شد.
يافتهها: بيشترين ناحيه و طول حذف در تمام ژنهاي مورد مطالعه مربوط به ژنوم هلشتاين و بيشترين طول و ناحيه اتصال مربوط به گاو كليستاني بود. بيشترين تعداد نواحي حذف در گاوهاي هلشتاين و كليستاني مربوط به ژن ND4 به ترتيب با 74 و 66 نقطه و كمترين نواحي حذف مربوط به ND4L به ترتيب با 9 و 4 ناحيه حذف بودند. ژنهاي ND4 و ND4L هيچ ناحيه اتصال نداشتند، اما ژن هاي ND5 و ND6 در دو نژاد هلشتاين و كليستاني بهترتيب با 1 و 2 ناحيه اتصال موجب افزايش ژنوم به ترتيب با طول 11 و 22 جفت باز شدند. بالاترين سطح پوشش ترانسكريپتومي در ژن هاي ND3 و ND4 و كمترين پوشش در جايگاه ژن ND6 مشاهده شد. تعداد نواحي چندشكل در جايگاه ND5 بيشتر از ساير ژن ها و برابر با 38 ناحيه چندشكلي بود. همچنين، نتايج نشان داد كه درصد جانشيني انتقالي در بازها بيشتر از جانشيني تقاطعي هست كه مي تواند دليل پايداري تغييرات در طي تكامل باشند. بنابراين، برخي از دلايل ساختاري ژن هاي ميتوكندري كه در دو زيرگونه هلشتاين و كليستاني بيان متفاوت داشتند، مي تواند مربوط به حذف و اضافه، نواحي چندشكلي، سطح پوشش ترانسكريپتومي و نوع و ميزان جايگزيني هاي انتقالي و تقاطعي باشند كه در طي تكامل دو زيرگونه بوجود آمده است.
نتيجهگيري: انتخاب شديد براي توليد شير در گاوهاي هلشتاين نسبت به نژاد كليستاني منجر به كاهش طول ژنوم ميتوكندري و تغييرات در ساختار نوكلئوتيدي برخي ژن هاي ميتوكندري شده كه نتيجه آن تغيير بيان ژن ها و عكس العمل متفاوت به شرايط متفاوت محيطي مي باشد.
چكيده لاتين :
Introduction and Objective: The advent of the new generation of transcriptome sequencing
has helped to improve the overall accuracy of different gene expression predictions using short
RNA-Seq 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
Holstein and Cholistani cattle, including ND3, ND4, ND4L, ND5 and ND6 genes, which are
involved in important processes such as energy metabolism against stress. Biological and nonbiological
as well as disease resistance are involved.
Material and Methods: In this study, RNA-Seq data were used to integrate 40 samples from the
University of Wisconsin Dairy Cattle Center (Bos taurus) and 45 Christian cows (Bos indicus)
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.
Results: The highest deletion region and length in all studied genes was related to Holstein
genome and the highest length and binding region was related to Cholistani cattle. The highest
number of deletions in Holstein and Cleistani cows were related to ND4 gene with 74 and 66
points, respectively, and the lowest deletions were related to ND4L with 9 and 4 deletion sites,
respectively. The ND4 and ND4L genes had no binding regions, but the ND5 and ND6 genes in
the Holstein and Cleistian 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 ND3 and ND4
genes and the lowest level was observed in ND6 gene locus. The number of polymorphic
regions in ND5 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 Holstein and Cholistani 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.
Conclusion: Intense selection for milk production in Holstein cows compared to the Cholistani
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.
