مطالعه بیوانفورماتیکی ژنوم میتوکندری در دو زیرگونه گاو هلشتاین (Bos taurus) و کلیستانی (Bos indicus) با استفاده از داده های RNA-Seq

ظهور نسل جدید توالی یابی ترانسکریپتوم به بهبود صحت کلی پیش بینی بیان ژن های مختلف با استفاده از توالی های کوتاه RNA-Seq کمک کرده است.این فناوری می تواند یک دیدگاه جامع تری نسبت به ژنومیک عملکردی در بسیاری از گونه ها با یک توالی ژن منحصر به فرد داشته باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی دلایل ساختاری بیان متفاوت ژن های میتوکندری در دو زیر گونه گاو هلشتاین و کلیستانی شامل ژن های ND3، ND4، ND4L،ND5  و ND6 بود که در فرآیندهای مهمی از جمله متابولیسم انرژی در مقابله با تنش های زیستی و غیرزیستی و نیز مقاومت به بیماری نقش دارند.

در این مطالعه از داده های RNA-Seq مربوط به ادغام 40 نمونه از مرکز گاو شیری دانشگاه ویسکانسین آمریکا (Bos taurus) و 45 گاو ماده کلیستانی (Bos indicus) در مزرعه گوجایتپیر شهر باهاوالپور واقع در ایالت پنجاب پاکستان استفاده شد. برای انجام این مطالعه جهت بررسی سطح پوشش ترانسکریپتومی و اختلافات ژنتیکی در بین پنج ژن میتوکندری که شامل نواحی چندشکلی، نواحی حذف و اضافه، نواحی اتصال  و درصد انواع جایگزینی های نوکلیوتیدی انتقالی و تقاطعی از نرم افزارهای IGB،  MEGA6و DnaSPV.5 استفاده شد.

بیشترین ناحیه و طول حذف در تمام ژن های مورد مطالعه مربوط به ژنوم هلشتاین و بیشترین طول و ناحیه اتصال مربوط به گاو کلیستانی بود. بیشترین تعداد نواحی حذف در گاوهای هلشتاین و کلیستانی مربوط به ژن ND4 به ترتیب با 74 و 66 نقطه و کمترین نواحی حذف مربوط به ND4L به ترتیب با 9 و 4 ناحیه حذف بودند. ژن های ND4 و ND4L هیچ ناحیه اتصال نداشتند، اما ژن های ND5 و ND6 در دو  نژاد هلشتاین و کلیستانی به ترتیب با 1 و 2 ناحیه اتصال موجب افزایش ژنوم به ترتیب با طول 11 و 22 جفت باز شدند. بالاترین سطح پوشش ترانسکریپتومی در ژن های ND3 و ND4 و کمترین پوشش در جایگاه ژن ND6 مشاهده شد. تعداد نواحی چندشکل در جایگاه ND5 بیشتر از سایر ژن ها و برابر با 38 ناحیه چندشکلی بود. همچنین، نتایج نشان داد که درصد جانشینی انتقالی در بازها بیشتر از جانشینی تقاطعی هست که می تواند دلیل پایداری تغییرات در طی تکامل باشند. بنابراین، برخی از دلایل ساختاری ژن های میتوکندری که در دو زیرگونه هلشتاین و کلیستانی بیان متفاوت داشتند، می تواند مربوط به حذف و اضافه، نواحی چندشکلی، سطح پوشش ترانسکریپتومی و نوع و میزان جایگزینی های انتقالی و تقاطعی باشند که در طی تکامل دو زیرگونه بوجود آمده است.

انتخاب شدید برای تولید شیر در گاوهای هلشتاین نسبت به نژاد کلیستانی منجر به کاهش طول ژنوم میتوکندری و تغییرات در ساختار نوکلیوتیدی برخی ژن های میتوکندری شده که نتیجه آن تغییر بیان ژن ها و عکس العمل متفاوت به شرایط متفاوت محیطی می باشد.