تجزیه بیوانفورماتیکی توالی ژن FEZL درجمعیت گاوهای خالص سیستانی، هلشتاین و آمیخته ‎های آنها

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: FEZL یکی از ژن ‎های کاندیدا مرتبط با عملکرد، صفات کیفی شیر و مقاومت به بیماری ورم پستان درگاوهای شیری است. ورم پستان یکی از بیماری‎ های شایع در جمعیت گاوهای شیری است که ضرر و زیان‎ های اقتصادی زیادی را بر دامدار تحمیل می‎ کند. مطالعاتی که به ‎منظور بررسی تنوع ژنتیکی در جایگاه ژن FEZL و ارتباط آنها با شمار سلول‎ های سوماتیکی شیر (SCC) انجام گرفته ‎اند بیانگر وجود ارتباط معنی ‎دار بین واریانت‎ های ژنتیکی در جایگاه مذکور و شمار سلول‎ های سوماتیکی شیر به‎ عنوان شاخصی از ورم پستان هستند. همچنین، نتایج ضد و نقیض از اثرات واریانت‎های ژن مذکور بر صفات کمی و کیفی شیر گزارش شده ‎اند. لذا، هدف از این تحقیق بررسی میزان چندشکلی‎ های مختلف حذف، اضافه و جهش‎ ها در جایگاه FEZL، شناسایی واریانت مهم مرتبط با ترکیبات شیر و بررسی میزان تفرق بین نژادهای خالص و آمیخته گاو سیستانی و هلشتاین است. مواد و روش ‎ها: در تحقیق حاضر، تعداد ۲۷ راس گاو خالص سیستانی و هلشتاین (از هر گروه ۱۰ راس) و آمیخته ‎های سیستانی با هلشتاین (۷ راس) از مرکز تحقیقات گاو سیستانی و گله ‎های بومی منطقه سیستان به‎ طور تصادفی انتخاب و خون گیری از ورید گردنی انجام گرفت. صفات کمی و کیفی شیر در یک دوره سه‎ ماهه از دو دوشش صبح و عصر اندازه ‎گیری شدند. DNA کل از نمونه‎ های خون به‎ روش نمکی-بهینه‎ یافته استخراج شد. سپس DNA استخراج شده بر روی ژل آگارز ۰/۵ درصد الکتروفورز شد و نمونه‎ هایی که کیفیت مناسبی داشتند، برای واکنش تکثیر PCR استفاده شدند. برای تکثیر قطعه ۲۲۹ جفت بازی از جایگاه ژن FEZL از یک جفت آغازگر اختصاصی با چرخه دمایی در دستگاه ترموسیکلر استفاده شد. توالی‎ یابی با نرم‎ افزار (Chromas) با فرمت FASTA انجام و توالی‎ های بی ‎کیفیت حذف شدند. بعد از مرحله حذف نواحی، یک رشته منفرد از توالی رفت و برگشت تولید شد، و تولید کانتیگ با استفاده از نرم ‎افزار CAP۳ انجام شد. هم ترازی ۲۷ نمونه با نرم ‎افزارMEGA  به‎ صورت دوتایی و چندتایی انجام شد. تعداد چهار نمونه به‎ دلیل همترازی نامطلوب حذف و ۲۳ نمونه برای آنالیز بعدی ذخیره شدند. تجزیه نواحی چندشکلی ناشی از جهش ‎ها، حذف و اضافه و هاپلوتیپی با نرم ‎افزارهای MEGA۶ و DNASP۵ انجام شد. در نهایت، میزان اثر هر نشانگر با صفات کیفی شیر با مدل تک ‎نشانگری و رویه GLM نرم ‎افزار SAS۹ برآورد شد. برای کاهش خطای نوع اول در تست ‎های چندگانه از تست بنفرونی در سطح احتمال ۵ درصد استفاده شد. در نهایت، میانگین ­های گروه‎ ها با روش توکی-کرامر در سطح احتمال ۵ درصد مقایسه شدند. یافته ‎ها: در مجموع، ۸۶ ناحیه چندشکل در اگزون ۱ ژن FEZL در بین جمعیت ‎های خالص و آمیخته شناسایی شدند. در کل نمونه‎ ها، درصد جایگزینی انتقالی ۳۲/۵۶ درصد و تقاطعی ۶۷/۴۴ درصد بودند. درصدهای جایگزینی انتقالی و تقاطعی به‎ ترتیب در نژاد هلشتاین ۵۰/۶ و ۴۹/۴ درصد، در نژاد سیستانی ۲۸/۰۸ و ۷۱/۹۲ درصد و در آمیخته‎ ها ۳۳/۵۵ و ۶۶/۴۵ درصد برآورد شدند. در مقایسه، درصد جایگزینی انتقالی در نژاد سیستانی کمترین و در هلشتاین بیشترین بود، اما درصد جایگزینی تقاطعی در هلشتاین کمترین و سیستانی بیشترین بود. ضریب نسبت جایگزینی انتقالی به تقاطعی به ‎عنوان شاخصی از تکامل در طی دوره‎ های گذشته (مقادیر ۰/۵ حد خنثی، بیش از ۰/۵ نشانگر دخالت انتخاب و کمتر از ۵/۰ بیانگر عدم دخالت انتخاب و تاثیر سایر عوامل تکاملی شامل جهش و مهاجرت هستند)، در هلشتاین بالاترین (۰/۷۵) و در سیستانی کمترین (۰/۳۰) بود. در تمامی جمعیت ‎ها، درصد فراوانی بازها در توالی نوکلئوتیدی ناحیه اگزون ۱ ژن FEZL، باز تیمین کمترین و باز سیتوزین بالاترین فراوانی را داشتند. بالاترین واگرایی در درون نژادها مربوط به آمیخته‎ های هلشتاین و سیستانی (۰/۱۵) و کمترین میزان واگرایی متعلق به نژاد سیستانی (۰/۰۴۴) بود. از میزان واگرایی در بین نژادهای مختلف، بالاترین میزان واگرایی بین آمیخته‎ ها با هلشتاین (۱۰/۱۲۶) و کمترین بین سیستانی با آمیخته ‎ها (۰/۰۱۲) بود. از تعداد ۷۷ جایگاه چندشکل (SNP) ۳۳ مورد دو واریانتی، ۹ مورد سه­ واریانتی و دو مورد چهار واریانتی بودند. از نظر ترکیبات شیر، در نژاد سیستانی درصدهای چربی، پروتئین، لاکتوز و ماده خشک بدون چربی بالاترین و در نژاد هلشتاین کمترین بودند و در آمیخته ‎ها در حد واسط قرار داشتند. اثر نژاد بر تمام صفات شیر به ‎جز درصد پروتئین معنی ‎دار بود (۰/۰۱ >P ). از بین نشانگرهای چندشکلی (SNP)، نشانگر در موقعیت ۹۷ جفت ­بازی اگزون ۱ ژن FEZL بالاترین میزان اثر بر صفات درصدهای چربی، لاکتوز، پروتئین و ماده خشک بدون چربی شیر را داشت (۰/۰۱ > P). نتیجه ‎گیری: چندشکلی‎ های مختلف در اگزون ۱ ژن FEZL و میزان فاصله ژنتیکی موجود در بین و درون نژادهای هلشتاین و سیستانی را می‎ توان به‎ عنوان نشانگرهای مفید در اصلاح دام‎ های بومی در نظر گرفت و از قدرت ترکیب‎ پذیری واریانت ‎ها در آمیخته ‎ها جهت بهبود صفات اقتصادی شیر استفاده نمود. همچنین، چندشکلی در ناحیه مذکور را می ‎توان همچنان به ‎عنوان یک نشانگر در بهبود شمار سلول‎ های سوماتیکی شیر به ‎عنوان شاخصی از کنترل ورم پستان در گاوهای شیری استفاده نمود که در این تحقیق امکان اندازه‎ گیری آن فراهم نگردید و در مطالعات بعدی توصیه می ‎گردد.

کلیدواژه ها:

FEZL gene ، Genetic variant ، QTN mapping ، Sistani cattle ، SNP polymorphism ، چندشکلی SNP ، ژن FEZL ، گاو سیستانی ، مکان‎ یابی QTN ، واریانت ژنتیکی