genetic resistance
در نشریات گروه علوم دام-
مقدمه و هدف
در سرتاسر جهان، آلودگی نماتدهای دستگاه گوارش، جمله جدیترین علل بیماری در نشخوارکنندگان اهلی محسوب میشوند. در این راستا، تنوع فنوتیپی قابلتوجهی در داخل و بین نژادهای گوسفند نسبت به مقاومت به نماتدهای گوارشی گزارش شده است که بهنظر میرسد زمینه ژنتیکی دارد. لیست ژن های کاندیدای موثر و شبکه ژنی شناسایی شده در خصوص مقاومت انگلی در گوسفند نشان می دهد که ژن هایی دخیل در سیستم ایمنی همچون، ژن اینترفرون interferon γ (IFN-γ) می باشد. در مسیرهای بیوشیمیایی سیتوکنین سیستم ایمنی و ایجاد مقاومت به انگل و واکنش های ایمنی نقش دارد. همچنین، بعضی جهش های موجود روی این ژن تاثیر منفی روی عملکرد سلول های تخصصی سیستم ایمنی در مواجه با انگل های مهاجم دارد. فن آوری ریز آرایهDNA، یکی از پرکاربردترین روش های پربرونداد اطلاعات مربوط به بیان ژن در پروژه های عملکرد ژنوم است که امکان بررسی بیان همزمان هزاران ژن را فراهم می کند. فن آوری ریزآرایه، ریزآرایه ژنومیکس و ریزآرایه پروتئومیکس را شامل می شود. هدف از پژوهش حاضر، شناسایی و دستهبندی برخی از ژن های موثر در مقاومت نسبی ژنتیکی گوسفند به آلودگی نماتد با استفاده از داده های ریزآرایه می باشد.
مواد و روش هادر پژوهش حاضر، جهت دستیابی به پایگاههای با دسترسی آزاد، بانک برخط GEO متعلق به NCBI بررسی گردید و داده های ریزآرایه مناسب با بهترین تکرار برای آلودگی به نماتدهای انگلی دانلود (پلتفورم GPL4077، GPL4076 و GPL4072 با مجموع 48 داده خام) و با استفاده از بسته های نرم افزاری مبتنی بر R مورد بررسی قرار گرفت و ژن های با بیان افتراقی معنیدار شناسایی شدند. این داده ها، به سه دستهی شاهد، قبل از عفونت و سلولهای عفونی تقسیمبندی شدند. بهمنظور، بررسی کیفیت داده ها از سه نمودار مرجع Heatmap، تجزیه مولفههای واریانس (PCA) و نمودار آتشفشانی استفاده گردید. سپس، با بررسی این نمودار ها نمونه هایی که دارای کیفیت نامطلوب بودند از مراحل بعدی تجزیه و تحلیل حذف گردید. از پکیج نرمافزاری تحت مجموعه R/Bioconductor و وابستگیهای نرمافزاری آنها همچون (Biobase، GEOquery، limma، affy، Genfilter، Pheatmap، Plyr، Reshape2، (Ggplot2 برای مشخص شدن افزایش و یا کاهش معنیدار بیان ژنها و تفکیک آنها از ژنهای اولیه استفاده شد. دادههای خام در مقیاس لگاریتمی سنجیده شد و همچنین، از آماره P value تصحیح شده در جهت مقایسات بیان بین گروه های ژنی استفاده گردید.
یافته هانتایج مشاهده شده در خصوص کنترل کیفیت دادههای خام و خروجیهای مربوط به کنترل کیفیت دادههای ادغام شده نشان داد که واریانس درونگروهی دادههای خام بالا بوده فلذا، پیش تصحیح و پردازش دادههای خام در این خصوص قبل از تجزیه و تحلیل اصلی انجام شد. نتایج آنالیز همبستگی پس از پیش پردازش دادههای خام بیانگر ارتباط قوی ژنها در گروههای آلوده (inf) و پیشآلوده ((pre-inf در مقایسه با نمونهی سالم که بهعنوان کنترل استفاده شد بود که اعتبارسنجی نتایج آتی را بطور قوی تایید کرد. پس از انجام آنالیزهای بیوانفورماتیکی، ژنهای کاندیدای NACA، RPL4،NAGS ، CTCF، GBP1، BHLHE، YTHDF3، PDHA1، MXI1 دچار افزایش بیان معنیدار و ژنهای PDHA1 و MXI1 دچار کاهش بیان معنیدار شدند. با توجه به نتایج بهدست آمده در این مطالعه، این ژنها از دیدگاه آنتولوژی، در روند متابولیسم سلولی، عملکرد مولکولی، ایجاد ترکیبات ژنتیکی و زندگی سلولی نقش دارند. بنابراین، با مشاهده به سطح p-value <0.05 بهعنوان ژنهای معنادار گزارش شدند. ژن NAGS در واقع ژن ان اکریل گلوتامات سنتتاز میباشد که کوفاکتور اولین انزیم دخیل در سیکل دفع اوره در پستانداران میباشد نقش عملکردی این ژن در بسیاری از بیماریهای عصبی مشخص شده است. ژن CTCF تاثیر مثبت بر روی سلولهای سیستم ایمنی میگذارد و مخصوصا در مقابله با ویروسها و عوامل مهاجم به بدن میزبان ایفای نقش میکند. ژن گوانیلات بایدنیگ پروتئینGBP1 در مقابله بدن با بسیاری از عوامل عفونی نقش دارد. این ژن باعث پاسخهای اکسی داتیو و اتوفاژی سیستم ایمنی میزبان در برایر عوامل مهاجم میگردد. ژن متیل آدونوزین ار ان ای بابدینگ 3 کارایی بیشتری در ایمنی آنتیویرال داشته و همچنین ارتباط نزدیکی با ژن گوانیلات بایدنیگ پروتئین که در مقابله بدن با بسیاری از عوامل عفونی نقش دارد. این ژن باعث پاسخهای اکسی داتیو و اتوفاژی سیستم ایمنی میزبان در برابر عوامل مهاجم میگردد. ژن پیروات دهیدروژناز PDHA1 در متابولیسم سیستمهای ایمنی نقش دارد. این ژن در تنظیمات ناشی از فاکتورهای آلوستریک، ترمیم پیوندهای کووالانسی و تغییرات نسبتا سریع در مقادیر پروتئین های بیان شده، یا با تغییر بیان ژن یا تخریب پروتئولیتیک نقش آفرینی میکند. ژن MXI1 برای کنترل ورود عوامل مهاجم به داخل بدن میزبان کمک میکند و باعث بهبود و التیام عفونتها میشود.علت توجیهی عدم تطبیق نتایج پژوهش حاضر با مطالعات پیشین را میتوان به عواملی همچون استفاده از نمونهها (نژادهای متفاوت) و تکنیکهای آزمایشگاهی متفاوت، میزان آلودگی با انگل متفاوت، سن متفاوت ماده آزمایشی، نوع و تیپ متفاوت نماتد، تکنیک و ابزار متفاوت، تفاوتهای آب و هوایی منطقه آزمایش و موقعیت جغرافیایی و استفاده از تکنیکهای متفاوت ار ان سیک و میکرواری را دانست. با این وجود نتایج و خروجیهای این مطالعه در شرایط حاکم مربوطه میتواند کاربردی باشد.
نتیجه گیریاستفاده از اطلاعات و خروجیهای تکنیک میکرواری و بررسی الگوی بیان افتراقی میتواند برای اصلاح دام مولکولی گوسفند در جهت مقاومت به انگلهای داخلی از طریق تلفیق اطلاعات فنوتیپی و ژنوتیپی در مدلهای حیوانی کمک شایان توجهی نماید.
کلید واژگان: آلودگی نماتد، ریز آرایه، گوسفند، مقاومت ژنتیکیBackgroundTo date, one of the main areas of research is the creation of breeds with inherent resistance to digestive nematodes in sheep. In this context, resistance to digestive nematodes has exhibited significant phenotypic differences within and between sheep breeds, suggesting a genetic basis for these differences. According to the list of effective candidate genes and the identified gene network for parasite resistance in sheep, there are genes involved in the immune system, such as the interferon-γ gene (IFN-γ). Cytokinin is involved in biochemical immune system signaling pathways, parasite resistance, and immunological responses. In addition, certain mutations in this gene impair the ability of specialized cells of the immune system to fight off parasite invasion. One of the most popular approaches to generating gene expression data for genome function studies is DNA microarray technology, which allows the simultaneous expression of thousands of genes. Proteomics and genomics are two application areas of microarray technology. This research aims to identify and categorize some of the genes involved in the relative genetic resistance of sheep to nematode infection using microarray data.
MethodsIn this context, the GEO-Bank, part of the NCBI, was searched for access to open-access databases. Downloaded microarray data corresponded to infection with parasitic nematodes with the best replication (e.g., data in two resistant and sensitive groups), and the set of genes with differential expression was identified using R -based appropriate software packages (Biobase, GEOquery, limma, affy, Genfilter, Pheatmap, Plyr, Reshape2, and Ggplot2). Raw data were measured on a logarithmic scale, and the P-value fit statistics were used for expression comparisons between gene groups.
ResultsThe main analysis was performed after precorrection and processing of the raw data because of the high intragroup variance of the data, as evidenced by the observed quality control results of the raw data and the quality control-related results of the integrated data. After pre-processing of the raw data, correlation analysis revealed a strong relationship between genes in the pre-Inf group (Pre-Inf) and the infected group (Inf) compared to the control group. Three heatmap reference charts, a PCA chart, and a volcano plot were used to verify data quality, and by verifying these charts, samples of unfavorable quality were removed from the next stages of analysis. After a bioinformatics analysis, the results showed significantly increased expression patterns (NACA, RPL4, NAGS, CTCF, GBP1, BHLHE, YTHDF3, PDHA1, and MXI1) and diminished expression patterns of PDHA1 and MXI1 genes. According to the results of this study, these genes play a role in the cellular metabolism process, molecular function, the formation of genetic connections, and cell life. Therefore, they were significant (p-value < 0.05) according to the magnitude of the change. The N-acryl glutamate synthetase (NAGS) gene is the cofactor of the first enzyme involved in the urea cycle in mammals. The functional role of this gene has been identified in many neurological diseases. The CTCF gene has a positive effect on the cells of the immune system and plays a special role in defending against viruses and pathogens that invade the host body. The guanylate binding protein 1 (GBP1) gene plays a role in the body's defense against many infectious pathogens. This gene causes oxidative reactions and autophagy of the host immune system as a barrier to invading pathogens. The methyl adenosine RNA binding 3 gene is more effective in antiviral immunity and is closely linked to the GBP1 gene, which plays a role in the body's resistance to many infectious agents. This gene causes oxidative responses and autophagy of the host immune system against invading pathogens. The PDHA1 pyruvate dehydrogenase gene is involved in immune system metabolism. This gene plays a role in allosteric factor-induced regulation, repair of covalent bonds, and relatively rapid changes in the level of expressed proteins, either through altered gene expression or proteolytic degradation. The MXI1 gene helps control the entry of invading pathogens into the host's body and promotes recovery and healing from infections. The results can be explained by several reasons, including the use of different sample breeds and laboratory techniques, the level of parasite contamination, the age of the test material, the variety of tested nematodes, and inconsistent techniques and tools of the current study with those of previous studies. Other reasons include the climatic differences between the test region and its physical location as well as the use of different RNA and microarray methods. However, the results of the study may be helpful under the related circumstances.
ConclusionThe results of microarrays and differential expression patterns can be of great help to molecularly modify livestock to resist internal parasites. Using more advanced tools, such as next-gene sequencing, will provide more accurate and relevant information.
Keywords: Genetic Resistance, Microarray, Nematode Infection, Sheep -
این پژوهش جهت بررسی چندشکلی در اگزون 3 ژن پروتئین پرایون (PRNP) در گوسفندان نژاد مهربان و رومانف انجام شد. از 124 راس گوسفند (85 راس نژاد مهربان و 39 راس نژاد رومانف) نمونه های خون جمع آوری شد. پس از استخراج DNA، واکنش زنجیره ای پلی مراز با استفاده از یک جفت پرایمر اختصاصی جهت تکثیر یک قطعه 173 جفت بازی از اگزون 3 ژن پروتئین پرایون بکار گرفته شد. چندشکلی های قطعه مورد نظر با استفاده از تکنیک SSCP و تعیین توالی DNA تعیین و مورد ارزیابی قرار گرفتند. در هر دو نژاد مهربان و رومانف، سه الگوی متفاوت باندی (ژنوتیپ های AA، AG و GG) همراه با یک چندشکلی تک نوکلئوتیدی (g.625A>G) شناسایی شد که منجر به تغییر یک اسید آمینه (p.171 R>Q) می شود. سه هاپلوتایپ شامل ARR/ARR، ARR/ARQ و ARQ/ARQ شناسایی شد که بیشترین فراوانی (به ترتیب 2/61 و 15/46 درصد در نژاد مهربان و رومانف) مربوط به هاپلوتایپ دارای مقاومت بالا به بیماری اسکراپی (ARR/ARR) بود. نتایج پژوهش حاضر با توجه به شباهت چندشکلی ها در ژن PRNP نژادهای داخلی و خارجی می تواند در برنامه های اصلاح نژادی گوسفند مورد استفاده قرار گیرند.کلید واژگان: اسکراپی، چندشکلی تک نوکلئوتیدی، گوسفند، مقاومت ژنتیکیThis study was conducted to investigate the polymorphisms of the Prion protein gene (PRNP) exon 3 in Mehraban and Romanov sheep. Blood samples were collected from 124 sheep (85 Mahraban and 39 Romanov). After DNA extraction, polymerase chain reactions (PCR) were performed to amplify a 173 bp fragment of the PRNP gene exon 3 using a specific pair of primers. Polymorphisms of the studied fragments were explored using single strand conformational polymorphism (SSCP) and DNA sequencing analysis. In both Mehraban and Romanov breeds, three different banding patterns (AA, AG and GG genotypes) along with a single nucleotide polymorphism (g.625A>G) were identified, that deduced one amino acid substitution (p.171R>Q). Three haplotypes including ARR/ARR, ARR/ARQ and ARQ/ARQ were identified, which the most frequency (61.2 and 46.15% in Mehraban and Romanov breeds, respectively) was related to the ARR/ARR haplotype with high resistance to scrapie disease. The results of current study regarding the similarity of polymorphism in PRNP gene of domestic and foreign breeds could be used in sheep breeding programs.Keywords: Scrapie, Single Nucleotide Polymorphism, Sheep, Genetic Resistance
-
این تحقیق جهت بررسی مقاومت ژنتیکی نژادهای مختلف گوسفند برابر انگل کوکسیدیوز و مقایسه تاثیر مصرف داروهای ضدانگلی شیمیایی و تانن بر عملکرد بره های نر جایگزین انجام شد. تعداد 36 راس بره نر تک قلو 8-9 ماه با میانگین وزن 6 ±30 کیلوگرم از میش های شکم دوم نژادهای بلوچی، ایران بلک و آرمان انتخاب و برای 60 روز بررسی شدند. این تحقیق به صورت فاکتوریل 3×2 در قالب طرح کاملا تصادفی با 6 تیمار و تکرار انجام شد. تغذیه بر مبنای استاندارد 11000 و جیره ها بر اساس احتیاجات NRC(1985) متوازن شدند. از روز دهم آزمایش، به مدت 3 روز به جیره اول، تانن تجاری دباغی به میزان 6/1 گرم در هر کیلوگرم وزن بدن و به جیره دوم داروی ضدکوکسیدیوز آمپرولیوم 200 به میزان 5گرم در 20 کیلوگرم وزن بدن افزوده شد. طی دوره آزمایش، میزان پارامترهای آلبومین، روتئین سرم، هموگلوبین، حجم گلبول های قرمز خون، تعداد تخم انگل در هر گرم مدفوع، میزان خوراک مصرفی، افزایش وزن روزانه و ضریب تبدیل غذایی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد تعداد تخم انگل در هر گرم مدفوع تحت تاثیر دوره های زمانی آزمایش و نوع ضد انگل قرار گرفت، بطوریکه داروی شیمیایی اثر بیشتری نسبت به تانن دباغی داشت ( ). هیچکدام از صفات مورد بررسی تحت تاثیر نژاد قرار نگرفتند، اما تاثیر دوره های زمانی معنی دار بود ( ). به رغم عدم اثر معنی دار تانن در مقایسه با داروی شیمیایی بر عملکرد، با توجه به تاثیر مثبت آن بر کاهش سطح آلودگی به ایمریا، مصرف آن بجای ضدانگل های شیمیایی در سیستم های پرورش توصیه می شود.کلید واژگان: ایمریا، مقاومت ژنتیکی، تانن، عملکرد، کوکسیدیوزThis study aimed to investigate the genetic resistance of different sheep breeds against coccidiosis, as well as, parasitic effects of chemical medicines and tannins on its treatment. Thirty-six single replacement ram lambs belonged to the ewes at the 2nd parity from Baluchi, Iran Black and Arman breeds, at the age of 8-9 month and average weight of 30±6(Kg) were selected and examined for 60 days. This study was conducted in a 2×3 factorial completely random designed with 6 treatments and replicates. Feeding was based on standards of Irans organic ISO11000 and diets were balanced according to NRC1985. On the 10th day of this experiment for 3 days, commercial tannin was added to the first diet at a rate of 1.6 g/Kg of body weight, as well as, 5 g of anti-coccidiosis medicine amprolium200 per each 20 kg for the second diet. Serum protein and albumin, hemoglobin and PCV blood, as well as, fecal OPG levels was recorded. There was no mortality during the experiment. The results showed the amount of fecal OPG were affected by time duration and medicine, so that, medicine had much effect rather than tannin type (PKeywords: Eimeria, Genetic resistance, tannin, Performance, Coccidiosis
-
در مطالعات سال های اخیر، ارتباط بین چندشکلی ناحیه پروموتور (حذف و درج 23 جفت بازی) و اینترون 1 (حذف و درج 12 جفت بازی) ژن PRNP (ژن کدکننده پروتئین پریون) و حساسیت به جنون گاوی اثبات شده است. درج این جایگاه ها مقاومت به جنون گاوی کلاسیک را در گاوها افزایش می دهد، در حالی که حذف این جایگاه ها باعث حساسیت بیشتر به جنون گاوی می شود. در این مطالعه فراوانی های آللی، ژنوتیپی، و هاپلوتیپی چندشکلی های ناحیه پروموتور و ناحیه اینترون 1 ژن PRNP در 3 نژاد هلشتاین ایران (50=n)، گلپایگانی (62=n)، و سیستانی (60=n) برآورد شد. استحصال DNA به روش استخراج نمکی تغییر شکل یافته انجام شد. ژن های مورد نظر با استفاده از پرایمرهای اختصاصی تکثیر، و جایگاه های ذکرشده روی ژل پلی آکریل آمید تعیین ژنوتیپ شدند. داده های آللی به روش دقیق فیشر و داده های ژنوتیپی و هاپلوتیپی به روش مربع کای آزمون شدند. نتایج این تحقیق نشان داد هر 3 نژاد برای هر کدام از جایگاه ها به صورت مستقل در تعادل هاردی-واینبرگ بودند. فراوانی های آللی و ژنوتیپی هاپلوتیپی پلی مورفیسم حذف و درج 12 جفت بازی و 23 جفت بازی بین نژادهای مطالعه شده و گاوهای سالم و مبتلای آلمانی مقایسه شد. براساس یافته های این تحقیق این نتیجه حاصل شد که گاوهای گلپایگانی، از گاوهای سالم و مبتلای آلمانی مقاومت بیشتری در برابر جنون گاوی دارند.
کلید واژگان: پلی مورفیسم، جنون گاوی، سیستانی، گلپایگانی، مقاومت ژنتیکی، PRNPIn recent years، the relationship between insertion and deletion (indel) polymorphisms in promoter region (23 bp) and intron 1 (12 bp) of PRNP gene (Prion protein coding gene) and their relationship to susceptibility of classical bovine spongiform encephalopathy (BSE) have been reported. Insertions of these two polymorphisms increase resistance to classical BSE، while the deletions of these two polymorphisms cause more susceptibility to classical BSE. In this study DNA of Iranian Holstein (n=50)، Golpayegani (n=62) and Sistani (n=60) was extracted by modified salting out method. The genes were amplified using specific primers and the genotypes were detected on polyacrylamide gels. Allelic data were tested by Exact Fisher test and genotypic and haplotypic data were tested using Chi-square test. The results showed that considering locus of three mentioned breeds were in Hardy-Weinberg equilibrium. The allelic، genotypic and haplotypic frequencies of the polymorphism of the mentioned genes were estimated in three Iranian cattle breeds and were compared among breeds under this study and the healthy and BSE-affected group of the German cattle (described by Sander et al.، 2004). According to the results of this study، if these two regions are the only regions affecting on the classical BSE، Golpayegani cattle have more resistant than healthy and BSE-affected of German cattle.
Keywords: genetic resistance, Golpayegani, mad cow disease, Sistani, polymorphism, PRNP
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.