بیان افتراقی ژن های بافت خون مرتبط با کتوز قبل از زایمان در گاو هلشتاین با استفاده از داده های ترانسکریپتومیکس

طی دهه های اخیر گاوهای شیری برای سطح بالایی از تولید شیر انتخاب شده اند؛ در نتیجه تقاضای گاو برای مواد مغذی بسیار افزایش می یابد که در صورت عدم تامین مقدار انرژی مورد نیاز، بروز کتوز در گاو شیری افزایش می یابد؛ از این رو در این پژوهش هدف شناسایی ژن های شاخص متفاوت بیان شده بین دو گروه سالم و مبتلا به کتوز قبل از زایمان بود که در نهایت بتوان مسیر های متابولیکی و فعالیت های مولکولی درگیر در زمان بروز کتوز را شناسایی نمود.

ترانسکریپتوم (توالی کل mRNA) شش نمونه از بافت خون شامل سه تکرار از هر گروه از پایگاه اطلاعاتی NCBI استخراج و ذخیره شد. مراحل پیش پردازش خوانش ها با استفاده از نرم افزارهای Fastq-dump، FastQC و Trimmomatic و نیز مطالعه پروفایل بیان ژن با استفاده از نرم افزارهای Hisat2 و Samtools انجام شد. در نهایت آنالیز بیان افتراقی ژن ها با استفاده از بسته نرم افزاری Cufflinks و آنالیز هستی شناسی ژن به وسیله پایگاه های اطلاعاتی DAVID و Ensembl صورت گرفت.

در نهایت 35342 ژن بر روی ترانسکریپتوم این نمونه ها مشخص شد و 179 ژن با بیان متفاوت و معنی دار شناسایی شدند (p<0.00055)،که با در نظر گرفتن log2 > 4 و log2 < -4، هفت ژن با بیان متفاوت بین دو گروه، مورد مطالعه قرار گرفتند. بیشترین تفاوت بیان ژنی بین دو گروه، مربوط به ژن های، HBA و PTGS2 با log2(fold_change) به ترتیب 4،53 و 4،47 است. آنالیز هستی شناسی ژن (GO) و مسیرهایی که در آن ها درگیر هستند نشان داد که جزء غشای میتوکندری و شبکه آندوپلاسمی، پاسخ التهابی و استرس اکسیداتیو، فرآیند کاهش اکسیداسیون و بیوسنتز هموگلوبین، پاسخ سلولی به هیپوکسی، اتصال یون فلزی، بیوسنتز و متابولیسم اسیدهای چرب و لیپیدها ونیز مسیرهای پیام رسانی شیمیوکین و TNF نقش دارند.

هفت ژن شاخص با بیان متفاوت و معنی دار، بر روی ترانسکریپتوم نمونه ها مشخص شدند؛ که ژن های CXCL3 و GRO1 دارای بیشترین بیان در بین دو گروه و ژن HBA دارای بیشترین بیان افتراقی، با بیان بیش از 23 برابری در گروه مبتلا به کتوز قبل زایمان نسبت به گروه سالم بود. آنالیز هستی شناسی ژن نشان داد، که ژن HBA به عنوان شاخص ترین ژن با بیان متفاوت، با بیان بیشتر در گروه مبتلا به کتوز قبل زایمان، عاملی بر افزایش انتقال اکسیژن، بیوسنتز هموگلوبین، اتصال اکسیژن و یون آهن است.