تجزیه و تحلیل بیان ژن‌های کاندیدا در بخش‌های سفید و تیره بافت پوست در گوسفند لری بختیاری

پژوهشهای علوم دامی ایران

مقاله 9، دوره 16، شماره 2 - شماره پیاپی 58، تیر 1403، صفحه 277-286   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijasr.2023.83699.1166

نویسندگان

خدیجه مرادی؛ مصطفی محقق دولت آبادی^* ؛ جواد حبیبی زاد

گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

چکیده

در گوسفندان نژاد لری بختیاری، وجود لکه‌های سیاه بر روی پوست منجر به کاهش کیفیت پشم استحصالی می‌شود. اساس مولکولی و ژن­های دخیل در رنگ پوشش برخی از دام­ها از جمله گوسفندان تا حدودی شناسایی شده است. از این رو، هدف از انجام این مطالعه، بررسی بیان ژن­های گیرنده ملانوکورتین-1 (MC1R)، پروتئین سیگنال­دهی آگوتی (ASIP)، فاکتور شبه­کروپل4 (KLF4)، و فاکتور رونویسی القاکننده ملانوسیت ((MITF در بخش­های سفید و تیره بافت پوست در گوسفندان نژاد لری ‌بختیاری بود. برای این منظور، از تعداد 14 رأس گوسفند با رنگ پوشش سفید دارای لکه‌های تیره (سیاه)، نمونه پوست از هر دو بخش سفید و تیره تهیه و RNA کل استخراج گردید. برای ارزیابی بیان نسبی ژن‌های مورد نظر، از ژن‌های β-actin و GAPDH به‌عنوان ژن مرجع جهت نرمال کردن داده­ها استفاده گردید. همچنین، جهت تکثیر قطعه­ای از ژن­های مورد مطالعه، با استفاده از توالی mRNA موجود برای این ژن­ها در بانک اطلاعاتی (GenBank)، آغازگرهای مناسب توسط نرم‌افزار Primer3plus طراحی شدند. در نهایت، از نرم‌افزارهای BestKeeper و REST 2009 V2.0.13 برای تجزیه و تحلیل داده‌های بیان ژن استفاده شد. بر اساس نتایج توصیفی، ژن‌های MC1R وMITF با میانگین 42/30 و 86/25 برای مقادیر Ct، به‌ترتیب کمترین و بیشترین مقدار بیان را در بین ژن‌های هدف در نمونه‌های پوستی داشتند. علاوه‌براین، ژن‌های مرجع (β-actin و GAPDH) بیشترین پایداری بیان را در بین تمام ژن‌های مورد مطالعه داشتند. تفاوت معنی‌داری در سطوح mRNA ژن‌های MC1R، ASIP، KLF4 و MITF در بافت تیره پوست نسبت به بخش سفید پوست مشاهده نشد. اگرچه، بیان ژن ASIP در قسمت تیره نسبت به بخش سفید پوست بیش از دو برابر بود، امّا این تفاوت ازنظر آماری معنی­دار نبود. علاوه‌براین، ژن‌ MC1R کمترین تفاوت بیان را در بخش‌های سیاه و سفید بافت پوست از خود نشان داد. این نتایج نشان می دهد که سطح بیان این چهار ژن مورد مطالعه نقشی در ایجاد لکه‌های پوستی سیاه رنگ در گوسفند نژاد لری بختیاری نداشته باشد.

کلیدواژه‌ها

بیان ژن؛ رنگ پوشش؛ گوسفند؛ لکه سیاه پوست

مراجع

Bellei, B., Pitisci, A., Izzo, E., & Picardo, M. (2012). Inhibition of melanogenesis by the pyridinyl imidazole class of compounds: Possible involvement of the Wnt/β-catenin signaling pathway. PLoS One, 7(3), e33021. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0033021

Bhat, B., Singh, A., Iqbal, Z., Kaushik, J. K., Rao, A., Ahmad, S. M., Bhat, H., Ayaz, A., Sheikh, F.D., Kalra, S., & Kalra, S. (2019). Comparative transcriptome analysis reveals the genetic basis of coat color variation in Pashmina goat. Scientific Reports, 9(1), 6361. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42676-y

Chen, T., Zhao, B., Liu, Y., Zhao, Y., Wang, H., Fan, R., Wang, P., & Dong, C. (2016). Expression and localization of GPR143 in sheep skin. Yi Chuan= Hereditas, 38(7), 658-665. https://doi.org/10.16288/j.yczz.16-068

Chen, Z., Gao, Y., Gao, S., Song, D., & Feng, Y. (2020). MiR-135b-5p promotes viability, proliferation, migration and invasion of gastric cancer cells by targeting Krüppel-like factor 4 (KLF4). Archives of Medical Science, 16(1), 167-176. https://doi.org/10.5114/aoms.2019.87761

de Aguiar Fracasso, N. C., de Andrade, E. S., Wiezel, C. E. V., Andrade, C. C. F., Zanao, L. R., da Silva, M. S., Marano, L. A., Donadi, E. A., Castelli, E. C., Simoes, A. L., & Simoes, A. L. (2017). Haplotypes from the SLC45A2 gene are associated with the presence of freckles and eye, hair and skin pigmentation in Brazil. Legal Medicine, 25, 43-51. https://doi.org/10.1016/j.legalmed.2016.12.013

De Filippo, E., Manga, P., & Schiedel, A. C. (2017). Identification of novel G protein–coupled receptor 143 ligands as pharmacologic tools for investigating X-linked ocular albinism. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 58(7), 3118-3126. https://doi.org/10.1167/iovs.16-21128

Fan, R., Dong, Y., Cao, J., Bai, R., Zhu, Z., Li, P., Zhang, J., He, X., Lü, L., Yao, J., & Yao, J. (2011). Gene expression profile in white alpaca (Vicugna pacos) skin. Animal, 5(8), 1157-1161. https://doi.org/10.1017/S1751731111000280

Fan, R., Xie, J., Bai, J., Wang, H., Tian, X., Bai, R., Jia, X., Yang, L., Song, Y., Herrid, M., & Herrid, M. (2013). Skin transcriptome profiles associated with coat color in sheep. BMC Genomics, 14(1), 1-12. http://www.biomedcentral.com/1471-2164/14/389

Fontanesi, L., Beretti, F., Riggio, V., Dall'Olio, S., González, E. G., Finocchiaro, R., Davoli, R., Russo, V., & Portolano, B. (2009). Missense and nonsense mutations in melanocortin 1 receptor (MC1R) gene of different goat breeds: Association with red and black coat colour phenotypes but with unexpected evidences. BMC Genetics, 10(1), 1-12. https://bmcgenomdata.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2156-10-47

Fontanesi, L., Dall’Olio, S., Beretti, F., Portolano, B., & Russo, V. (2011). Coat colours in the Massese sheep breed are associated with mutations in the agouti signalling protein (ASIP) and melanocortin 1 receptor (MC1R) genes. Animal, 5(1), 8-17. https://doi.org/10.1017/S1751731110001382

Gratten, J., Beraldi, D., Lowder, B., McRae, A., Visscher, P., Pemberton, J., & Slate, J. (2007). Compelling evidence that a single nucleotide substitution in TYRP1 is responsible for coat-colour polymorphism in a free-living population of Soay sheep. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 274(1610), 619-626. https://doi.org/10.1098/rspb.2006.3762

Han, J. L., Min, Y., Guo, T. T., Yue, Y. J., Liu, J. B., Niu, C. E., Wang, C. F., & Yang, B. H. (2015). Molecular characterization of two candidate genes associated with coat color in Tibetan sheep (Ovis arise). Journal of Integrative Agriculture, 14(7), 1390-1397. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(14)60928-X

Hu, X., Gao, Y., Feng, C., Liu, Q., Wang, X., Du, Z., Wang, Q., & Li, N. (2009). Advanced technologies for genomic analysis in farm animals and its application for QTL mapping. Genetica, 136(2), 371-386. https://doi.org/10.1007/s10709-008-9338-7

Ito, S., & Wakamatsu, K. (2008). Chemistry of mixed melanogenesis-pivotal roles of dopaquinone. photochemistry and photobiology, 84(3), 582-592. https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.2007.00238.x

Ito, S., & Wakamatsu, K. (2011). Human hair melanins: What we have learned and have not learned from mouse coat color pigmentation. Pigment Cell & Melanoma Research, 24(1), 63-74. https://doi.org/10.1111/j.1755-148X.2010.00755.x

Ito, S., Wakamatsu, K., & Ozeki, H. (2000). Chemical analysis of melanins and its application to the study of the regulation of melanogenesis. Pigment Cell Research, 13, 103-109. https://doi.org/10.1034/j.1600-0749.13.s8.19.x

Kim, T. H., Kim, N. S., Lim, D., Lee, K. T., Oh, J. H., Park, H. S., Jang, G. W., Kim, H. Y., Jeon, M., Choi, B. H., & Choi, B. H. (2006). Generation and analysis of large-scale expressed sequence tags (ESTs) from a full-length enriched cDNA library of porcine backfat tissue. BMC Genomics, 7(1), 1-9. https://doi.org/10.1186/1471-2164-7-36

Levy, C., Khaled, M., & Fisher, D. E. (2006). MITF: Master regulator of melanocyte development and melanoma oncogene. Trends in Molecular Medicine, 12(9), 406-414. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2006.07.008

Li, B., He, X., Zhao, Y., Bai, D., Shiraigo, W., Zhao, Q., & Manglai, D. (2018). Regulatory pathway analysis of coat color genes in Mongolian horses. Hereditas, 155, 1-10. https://doi.org/10.1186/s41065-017-0048-y

Li, H., Zeng, X., Zhang, W., Zhao, H., Hui, W., Liu, G., Luo, Y., Ban, Q., Zhao, Z. S., & Jia, B. (2013). Analysis of the relationship between polymorphism/mRNA expression levels of MC1R and ASIP and coat color phenotype in Kazakh sheep. Acta Vet Et Zootech Sin, 44(3), 366-375. http://www.xmsyxb.com/EN/Y2013/V44/I3/366

Norris, B. J., & Whan, V. A. (2008). A gene duplication affecting expression of the ovine ASIP gene is responsible for white and black sheep. Genome Research, 18(8), 1282-1293. https://doi.org/10.1101/gr.072090.107

Peñagaricano, F., Zorrilla, P., Naya, H., Robello, C., & Urioste, J. I. (2012a). Gene expression analysis identifies new candidate genes associated with the development of black skin spots in Corriedale sheep. Journal of Applied Genetics, 53, 99-106. https://doi.org/10/1997/s13353-011-0066-9

Pfaffl, M. W., Horgan, G. W., & Dempfle, L. (2002). Relative expression software tool (REST©) for group-wise comparison and statistical analysis of relative expression results in real-time PCR. Nucleic Acids Research, 30(9), e36-e36. https://doi.org/10.1093/nar/30.9.e36

Qin, H., Chen, Y., Wang, S., Ge, S., & Pang, Q. (2022). The role of KLF4 in melanogenesis and homeostasis in sheep melanocytes. Acta Histochemica, 124(1), 151839. https://doi.org/10.1016/j.acthis.2021.151839

Royo, L. J., Alvarez, I., Arranz, J., Fernández, I., Rodríguez, A., Pérez‐Pardal, L., & Goyache, F. (2008). Differences in the expression of the ASIP gene are involved in the recessive black coat colour pattern in sheep: Evidence from the rare Xalda sheep breed. Animal Genetics, 39(3), 290-293. https://doi.org/10.1111/j.1365-2052.2008.01712.x

Saadat Nouri, M., & Siah Mansour, P. (1368). Principles of maintenance and raising sheep. Fourth edition, Tehran, Farhang Publications. Iran. (In Persian)

Searle, A. G. (1968). Comparative genetics of coat colour in mammals. Comparative Genetics of Coat Colour in Mammals. London, Logos Press Ltd.

Segre, J. A., Bauer, C., & Fuchs, E. (1999). Klf4 is a transcription factor required for establishing the barrier function of the skin. Nature Genetics, 22(4), 356-360.

Slominski, A., Tobin, D. J., Shibahara, S., & Wortsman, J. (2004). Melanin pigmentation in mammalian skin and its hormonal regulation. Physiological Reviews, 84(4), 1155-1228. https://doi.org/10.1152/physrev.00044.2003

Steingrímsson, E., Copeland, N. G., & Jenkins, N. A. (2006). Mouse coat color mutations: From fancy mice to functional genomics. Developmental Dynamics: An Official Publication of the American Association of Anatomists, 235(9), 2401-2411. https://doi.org/10.1002/dvdy.20840

Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K., & Yamanaka, S. (2007). Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell, 131(5), 861-872. https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.11.019

Traoré, A., Royo, L., Kaboré, A., Pérez-Pardal, L., Álvarez, I., Fernández, I., Sawadogo, L., Tamboura, H.H., & Goyache, F. (2012). Allelic and genotypic frequencies of ASIP and MC1R genes in four West African sheep populations. African Journal of Biotechnology, 11(78), 14287-14291. https://doi.org/10.5897/AJB11.4031

Utikal, J., Maherali, N., Kulalert, W., & Hochedlinger, K. (2009). Sox2 is dispensable for the reprogramming of melanocytes and melanoma cells into induced pluripotent stem cells. Journal of Cell Science, 122(19), 3502-3510. https://doi.org/10.1242/jcs.054783

Våge, D. I., Klungland, H., Lu, D., & Cone, R. D. (1999). Molecular and pharmacological characterization of dominant black coat color in sheep. Mammalian Genome, 10(1), 39-43. https://doi.org/10.1007/s003359900939

Wang, H., Xue, L., Li, Y., Zhao, B., Chen, T., Liu, Y., Chang, L., & Wang, J. (2016). Distribution and expression of SLC45A2 in the skin of sheep with different coat colors. Folia Histochemica et Cytobiologica, 54(3), 143-150. https://doi.org/10.5603/FHC.a2016.0015