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

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: ظهور نسل جدید توالی­یابی ترانسکریپتوم به بهبود صحت کلی پیش­بینی بیان ژن­های مختلف با استفاده از توالی­های کوتاه RNA-Seq کمک کرده است.این فناوری می­تواند یک دیدگاه جامع­تری نسبت به ژنومیک عملکردی در بسیاری از گونه­ها با یک توالی ژن منحصر به فرد داشته باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی دلایل ساختاری بیان متفاوت ژن­ های میتوکندری در دو زیر­گونه گاو هلشتاین و کلیستانی شامل ژن­ های ND۳، ND۴، ND۴L،ND۵  و ND۶ بود که در فرآیندهای مهمی از جمله متابولیسم انرژی در مقابله با تنش­ های زیستی و غیرزیستی و نیز مقاومت به بیماری نقش دارند. مواد و روش­ها: در این مطالعه از داده­­ های RNA-Seq مربوط به ادغام ۴۰ نمونه از مرکز گاو شیری دانشگاه ویسکانسین آمریکا (Bos taurus) و ۴۵ 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 جایگزینی­های نوکلئوتیدی انتقالی و تقاطعی از نرم­ افزارهای IGB،  MEGA۶و DnaSPV.۵ استفاده شد. یافته­ها: 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 ND۴ به ترتیب با ۷۴ و ۶۶ نقطه و کمترین نواحی حذف مربوط به ND۴L به ترتیب با ۹ و ۴ ناحیه حذف بودند. ژن­های ND۴ و ND۴L هیچ ناحیه اتصال نداشتند، اما ژن­ های ND۵ و ND۶ در دو  نژاد هلشتاین و کلیستانی به­ترتیب با ۱ و ۲ ناحیه اتصال موجب افزایش ژنوم به ترتیب با طول ۱۱ و ۲۲ جفت باز شدند. بالاترین سطح پوشش ترانسکریپتومی در ژن­ های ND۳ و ND۴ و کمترین پوشش در جایگاه ژن ND۶ مشاهده شد. تعداد نواحی چندشکل در جایگاه ND۵ بیشتر از سایر ژن ­ها و برابر با ۳۸ 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. نتیجه­گیری: انتخاب شدید برای تولید شیر در گاوهای هلشتاین نسبت به نژاد کلیستانی منجر به کاهش طول ژنوم میتوکندری و تغییرات در ساختار نوکلئوتیدی برخی ژن­ های میتوکندری شده که نتیجه آن تغییر بیان ژن­ ها و عکس ­­­­­العمل متفاوت به شرایط متفاوت محیطی می­­­ باشد.  

کلیدواژه ها:

Addition and deletion ، Cholistani ، Gene Expression ، Holstein ، Transcriptome Coverage ، بیان ژن ، پوشش ترانسکریپتومی ، حذف و اضافه ، کلیستانی ، هلشتاین