مطالعه شبکه برهم‎کنش پروتئین-پروتئین بر اساس تغییر بیان ژن‎ ها در بافت طحال مرغان گوشتی آلوده به سویه JS۵-۰۵ از ویروس نیوکاسل

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: یکی از بیماری ‎های مهم و قابل‎ توجه در گله مرغ و خروس و یا ماکیان که تلفات بسیاری از آن‎ها را در پی خواهد داشت، بیماری نیوکاسل است. بیماری بسیار خطرناک است و در صورت شیوع تا ۹۰% تلفات در گله‎ های تجاری مرغان گوشتی و تخم‎ گذار برجای می‎ گذارد. این بیماری بر اثر عفونت با سویه ‎های بدخیم ویروس پارامیکسوویروس نیوکاسل ایجاد می ‎شود و علاوه‎ بر این‎که می‎ تواند گله ‎مرغ و خروس‎ ها را درگیر کند، توانایی سرایت به سایر ماکیان مانند بوقلمون، اردک و غاز، بلدرچین، قرقاول، کبوتر و حتی پرنده‎ های زینتی مانند طوطی ‎سانان را دارد. خوشبختانه، این بیماری دارای واکسن است و اگر در زمان مقرر واکسن‎ های لازم به گله تزریق شوند مانع از سرایت آن به گله خواهند شد. سویه ویروس JS۵-۰۵ یکی از ویروس ‎های مرجع ایجادکننده نیوکاسل است که سایر سویه ‎های ویروس از نظر شدت بیماری‎ زایی و خصوصیات دیگر با این سویه مقایسه می‎ شوند. گزارشات قبلی نشان می‎دهند که پاسخ‎های ایمنی به بیماری نیوکاسل منشاء ژنتیکی دارند. بنا بر این، قابل‎ انتظار است که در زمان شیوع این بیماری بیان برخی ژن‎ها افزایش و بیان برخی دیگر کاهش یابد. این ژن‎ها احتمالا شبکه‎ای را تشکیل می‎دهند که در آن شبکه در تعامل با یکدیگر خواهند بود. در مطالعه حاضر، شبکه ژنی و تعامل پروتئین‎-پروتئین در بیماری نیوکاسل ناشی از ویروس JS۵-۰۵ بررسی گردید. مواد و روش ‎ها: داده ‎های بیان ژن مربوط به سلول‎ های طحال جوجه‎ های گوشتی آلوده‎ شده با ویروس JS۵-۰۵ (تیمار بیمار، ۳ نمونه) و همچنین جوجه ‎های گوشتی سالم (تیمار کنترل، سه نمونه) از سایت NCBI و پایگاه GEO Expression Omnibus با شماره دسترسی GSE۴۰۱۰۰ استخراج شدند. کنترل کیفیت و نرمال‎ سازی داده ‎ها و همچنین تشخیص ژن ‎های با بیان متفاوت بین دو تیمار کنترل و بیمار در سطح احتمال < ۰.۰۵ p-value و آمارهLogFC (-۲ < LogFC > +۲) با استفاده از نرم ‎افزار برخط GEO۲R انجام شد. برای به‎ دست ‎آوردن شبکه‎ ژنی از منبع STRING استفاده شد. الگوریتمNetwork Analyzer که یک برنامه بارگذاری ‎شده در نرم‎ افزار Cytoscape است، برای آنالیز شبکه به ‎کار برده شد. برای شناسایی ژن ‎های کلیدی در شبکه، از سه پارامتر درجه مرکزیت، مرکزیت بینابینی، و مرکزیت نزدیکی استفاده شد. این معیارهای توپولوژی شبکه با استفاده از افزونه CytoNCA محاسبه شدند و سپس با استفاده از افزونه Cytohubba، ده ژن کلیدی در شبکه (ژن‎های هاب) به‎صورت یک شبکه رسم گردید. در نهایت، جهت بررسی ارتباط ژن‎های مرکزی شناسایی‎شده در شبکه تعاملی با بیماری نیوکاسل و بررسی مسیرهای سیگنال‎ دهی آن‎ها، از نرم ‎افزار برخط DAVID استفاده شد. یافته‎ ها: در مجموع، از ۳۳۸۱۵ ژن مطالعه‎ شده، ۴۷۲۰ ژن بیان متفاوتی داشتند که از این تعداد، تفاوت بیان ۴۱۴ ژن معنی‎ دار بود ( p< ۰.۰۵ و -۲ < LogFC > +۲ ). این ژن‎ها در یک شبکه تعاملی قرار داشتند که در آن هر ژن در تعامل با سایر ژن ‎ها بود. ۱۰ ژن با اهمیت بیشتر شامل IFIH۱، MX۱، RSAD۲، IFIT۵،.EIF۲AK۲ ، OASL، USP۴۱، DHX۵۸، CMPK۲ و IFI۶ هسته مرکزی شبکه را تشکیل می‎ دادند که فرایندهای بیولوژیکی مختلفی شامل توقف رونویسی از ژنوم ویروس، تحریک تولید اینتفرون‎ ها و ماکروفاژها و تحریک فعالیت برخی آنزیم ‎ها را در هنگام بروز عفونت نیوکاسل منجر می‎ شدند. مهم‎ترین ژن در شبکه مرکزی، ژن IFIH۱ بود. این ژن پروتئینی درون‎ سلولی به ‎نام MAD۵ را کد می ‎کند که یک حسگر درون‎ سلولی برای RNA ویروسی است و از طریق تحریک تولید اینترفرون‎ ها پاسخ ایمنی ‎ذاتی را تحریک می ‎نماید. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل مسیرهای سیگنال‎ دهی نشان دادند که ژن‎ های مشخص‎ شده در این تحقیق نه ‎تنها با عفونت ناشی از ویروس نیوکاسل درگیر بودند بلکه این ژن‎ ها در مسیرهای دیگری نیز فعال بودند. عفونت ناشی از ویروس آنفلوانزا A و ویروس هرپس و درضمن مسیرهای فعال در سیستم ایمنی از جمله این مسیرها بودند.   نتیجه گیری: تمامی ژن ‎های موجود در هسته‎ مرکزی شبکه‎ ژنی دخیل در پاسخ به ویروس نیوکاسل با فرایندهای ایمنی و پاسخ‎های دفاعی به عفونت نیوکاسل در ارتباط بودند و از این رو، تغییر در میزان بیان آن‎ها در زمان آلودگی با ویروس قابل ‎انتظار بود. از آن ‎جا که برای این ژن‎ ها ژنوتیپ ‎های مختلفی وجود دارند، پیشنهاد می‎ شود که میزان مقاومت به بیماری نیوکاسل در گروه‎ های مختلف ژنوتیپی برای هر ژن بررسی ‎شود و پرندگانی که برای ژن‎ های حاضر در شبکه‎ مرکزی دارای ژنوتیپ برتر باشند را جهت افزایش مقاومت ژنتیکی به نیوکاسل انتخاب نمود.

کلیدواژه ها:

Broiler ، Gene ، Gene network ، Newcastle ، جوجه گوشتی ، ژن ، شبکه ‎ژنی ، نیوکاسل