توالی‌ یابی و آنالیز بیوانفورماتیکی ژن کاپا کازئین در جمعیت بزهای خلخالی ایران و سایر دام‌های اهلی

پژوهشهای علوم دامی ایران

مقاله 6، دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 30، تیر 1396، صفحه 229-239   

نوع مقاله: علمی پژوهشی- ژنتیک و اصلاح دام و طیور

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijasr.v9i2.55630

نویسندگان

وحیده کریمی عوری¹؛ نعمت هدایت ایوریق^{* 1}؛ رضا سید شریفی²؛ سعید نیک بین¹؛ یونس زاهدی دیزج یکان¹

¹گروه علوم دامی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

²گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقـق اردبیلی، اردبیل، ایران.

چکیده

در سال‌های اخیر به طور عمده چند شکلی‌های ژنتیک پروتئین شیر مورد توجه و تحقیق بیشتری بوده است. زیرا بین پروتئین شیر و صفات اقتصادی مهم در دام رابطه مستقیم وجود دارد. کاپا کازئین به‌عنوان عمده‌‌ترین پروتئین موجود در شیر نقش مهمی در شکل گیری میسل‌های موجود شیر و کمک به افزایش حلالیت کلسیم و فسفر ایفا می‌کند، از این‌ رو این مطالعه با هدف و رویکرد بررسی ژنتیکی و فیلوژنتیکی ناحیه اگزون 4 ژن کاپا کازئین با روش توالی یابی در جمعیت بز خلخالی و مقایسه آن با سایر گونه‌ها انجام گرفت. نتایج حاصل از توالی‌های منجر به شناسایی یک جهش در نمونه‌های توالی یابی شده گردید که باعث تغییر نوکلئوتید C به T در جایگاه اگزون چهار ژن کاپا کازئین گردید که منجر به تغییر کدون CCT به TCT می‌شود و باعث جایگزینی اسید آمینه پرولین به جای سرین می‌شود. آنالیز تنوع ژنتیکی در جمعیت بز خلخالی 524/0 به دست آمدکه نشان‌دهنده‌ تنوع ژنتیکی نسبتا مناسب می‌باشد. مقایسه توالی‌های جمعیت خلخالی با گونه‌های مختلف مانند بز، گاو ، گوسفند و گاو میش منجر به شناسایی 41 جهش شد که ایجاد 29 هاپلوتایپ مختلف با تنوع هاپلوتایپی 833/0 در گونه‌های مورد مطالعه می‌کند. تنوع نوکلئوتیدی و میانگین تفاوت نوکلئوتیدی (k) در بین گونه‌ها نیز به ترتیب برابر 04469/0 و 75436/ 11 به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

تنوع نوکلئوتیدی؛ توالی یابی؛ چند شکلی تک نوکلئوتیدی؛ کاپا کازئین؛ هاپلوتیپ

مراجع

1- Alim, M. A., T. Dong., Y. Xie., X. P. Wu., Y. Zhang., S. Zhang, and D. X . Sun. 2014. Effect of polymorphisms in the CSN3 (k-casein) gene on milk. Molecular Biology Reports, 41: 7585–7593.

2- Caravaca, F., J. Carrizosa., B. Urrutia., F. Baena., J. Jordana., M. Amills, and J. Serradilla. 2009. Short communication: Effect of α S1-casein (CSN1S1) and κ-casein (CSN3) genotypes on milk composition in Murciano-Granadina goats. Journal of Dairy Science, 92(6): 2960-2964.

3- Chiatti, F., S. Chessa., P. Bolla., G. Cigalino., A. M. Caroli, and G. Pagnacco. 2007. Effect of κ-casein polymorphism on milk composition in Orobica goat. Journal of Dairy Science, 90: 1962-1966.

4- Dagnachew, B., G .Thaller., S. Lien, and T. Adnoy. 2011. Casein SNP in Norwegian goats: additive and dominance effects on milk composition and quality. Genetics Selection Evolution, 43: 31-42.

5- Ferretti, L., P. Leone, and V. Sgaramella. 1990. Long range restriction analysis of the bovine casein genes. Nucleic Acids Research, 18: 6829–6833.

6- Furet, J. P., J. C. Mercier., S. Soulier., P. Gaye., D. Hue-Delahaie, and J. L. Vilotte. 1990. Nucleotide sequence of ovine k-casein cDNA. Nucleic Acids Research, 18: 5286-5296.

7- Hayes, B., N. Hagesaether., T. Adnoy., G. Pellerud., P. R. Berg, and S. Lien. 2006. Effects on production traits of haplotypes among casein genes in Norwegian goats and evidence for a site of preferential recombination. Genetics, 174: 455–64.

8- Jann, O. C., E. M. Prinzenberg., G. Luikart., A. Caroli, and G. Erhardt. 2004. High polymorphism in the k-casein (CSN3) gene from wild and domesticated caprine species revealed by DNA sequencing. Journal of Dairy Research, 71: 188-195.

9- Khatami, N. R., S. Yousefi, and A. M. Ahani. 2013. Survey of single strand conformation polymorphism of kappa-casein gene in Alpine and Saanen goats in Iran. Animal Science Papers and Reports, 31(2): 173-177.

10- Kiplagat, S., M. Agaba., I. Kosgey., M. Okeyo., D. Indetie., O. Hanotte, and M. Limo. 2010. Genetic polymorphism of kappa-casein gene in indigenous Eastern Africa goat populations. International Journal of Genetics and Molecular Biology, 2(1): 001-005.

11- Mercier, J. C., G. Brignonand, and B. Ribadeau-Duman. 1973. Structure primaire de la caseine κB bovine. Sequence complete. European Journal of Biochemistry, 35: 222–235.

12- Mercier, J. C., F. Addeo, and J. P. Pelissier. 1976. Primary structure of the casein macropeptide of caprine k-casein. Biochemistry, 58: 1303-1310.

13- Ng-Kwai-Hang, K. F., F. Grosclaude, and P. Fox. 1992. Genetic polymorphism of the milk proteins. Advanced Dairy Chemistry, 1: 405-455.

14- Othman, O. E., S. A. El-Fiky., N. A. Hassan., E. R. Mahfouz, and E. A. Balabel. 2013. Genetic variations of K-casein genes in Egyptian sheep breeds. Journal of Applied Biosciences, 64: 4858-4866.

15- Martin, P., M. Szymanowska., L. Zwierzchowski, and C. Leroux. 2002. The impact of genetic polymorphisms on the protein composition of ruminant milks. Reproduction Nutrition Development, 42: 433-459.

16- Prinzenberg, E. M., K. Gutscher., S. Chessa., A. Caroli, and G. Erhardt. 2005. Caprine κ-casein (CSN3) polymorphism: New developments of the molecular knowledge. Journal of Dairy Science, 88: 1490-1498.

17- Rijnkels, M., L. Elnitski., W. Miller, and J. M. Rosen. 2003. Multispecies comparative analysis of a mammalian-specific genomic domain encoding secretory proteins. Genomics, 82: 417–32.

18- Roesti, M., W. Salzburger, and D. Berner. 2012. Uninformative polymorphisms bias genome scans for signatures of selection. BMC Evolutionary Biology, 12: 94-112.

19- Scheepers, R. C., E. V. Marle-Köster, and C. Visser. 2010. Genetic variation in the kappa-casein gene of South African goats. Small Ruminant Research, 93(1): 53-56.

20- Selvaggi, M., V. Laudadio., C. Dario, and V. Tufarelli. 2014. Investigating the genetic polymorphism of sheep milk proteins: a useful tool for dairy production. Science of Food and Agriculture, 94(15): 3090-3099.

21- Singh, L.V., S. Jayakumar., A. Sharma., S. K. Gupta., S. P. Dixit., N. Gupta, and S. C. Gupta. 2015. Comparative screening of single nucleotide polymorphisms in β-casein and κ-casein gene indifferent livestock breeds of India. Science Direct Meta Gene, 4: 85-91.

22- Stafuzza, N. B., K. J. Kochan., P. K. Riggsb, and M. E. J. Amaral. 2013. Single Nucleotide Variations in the Buffalo Kappa-Casein Gene (CSN3). Buffalo Bulletin, 32(2): 675-679.

23- Tajima, F .1989. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by dna polymorphism. Genetics, 123: 585-595

24- Tamura, K., D. Peterson., N. Peterson., G. Stecher., M. Nei, and S. Kumar. 2011. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood evolutionary distance, maximum parsimony methods. Molecular Biology Evolution, 28(10): 2731-2739.

25- Threadgill, D. W, and J. E. Womack. 1990. Genomic analysis of the bovine milk protein genes. Nucleic Acids Research, 18: 6935–6942.

26- Vacca, G. M., M. L. Dettori., G. Piras., F. Manca., P. Paschino, and M. Pazzola. 2014. Goat casein genotypes are associated with milk production traits in the Sarda breed. Animal Genetics, 45: 723-731.

27- Vyas, M., M. Singh., S. Singh, and S. Dixit. 2010. Polymorphism at Kappa-casein gene in Barbari goats studied by PCR-SSCP. Indian Journal of Animal Sciences, 80(6): 572-574.

28- Yahyaoui, M., A. Angiolillo., F. Pilla., A. Sanchez, and J. Folch. 2003. Characterization and genotyping of the caprine κ-casein variants. Journal of Dairy Science, 86(8): 2715-2720.

29- Yahyaui, M. H., A. Angiolillo., F. Pilla., A. Sanchez, and J. M. Folch. 2003. Characterization and genotyping of the Caprine k-casein variants. Journal of Dairy Science, 86: 2715-2720.