آنالیز بیانِ ژن‌ها و رسم شبکة ژنی آپوپتوزیس در نژادهای مرغ بومی اصفهان و تجاری راس تحت داده‌های RNA-seq

پژوهشهای علوم دامی ایران

مقاله 4، دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 33، فروردین 1397، صفحه 117-130   

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

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijasr.v10i1.66151

نویسندگان

ژیلا حسانی^{* 1}؛ محمدرضا نصیری²؛ محمدرضا بختیاری زاده³؛ مجتبی طهمورث پور¹؛ علی جوادمنش¹

¹گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

²گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

³گروه علوم دام وطیور، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه با استفاده از داده‌های توالی‌یابی RNA-seq، به‌دست ‌آمده از 12 قطعه مرغِ ماده، بومی اصفهان و تجاری راس به بررسی ژن‌های با بیان متفاوت ،به شناسایی مهمترین ژن‌های مؤثر در سیستم آپوپتوزیز و تقویت آن پرداخته شد. در این بررسی کیفیت داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار FastQC سنجیده شد. پس از حذف خوانش‌های بی کیفیت، با استفاده از نرم افزار Trimmomatic، نقشه یابی داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار TOP HAT2 انجام گرفت. شبکة ژنی آپوپتوزیز توسط پایگاه استرینگ رسم و آنالیز شد. تحلیل شبکه نشاندهنده معنی‌داریِ شبکه بوده و میزان و چگونگی ارتباط ژن‌ها مشخص شد. نتایج حاصل از بررسی ترنسکریپتوم‌های سیستم ایمنی با استفاده از Cuffdif نشان داد که از بین 1328 ژن دارای تفاوت بیان معنی‌دار در سیستم ایمنی، 11 ژن مربوط به آپوپتوزیز بود. همچنین ژن PIK3CD دارای بیشترین مقدارِ بیان در دو نژاد بومی و تجاری و PIK3CB دارای کمترین مقدارِ بیان در نژاد بومی بودند. بیشترین معنی‌داری در فرایندهای بیولوژیکی بر اساس آماره Bonferroni، مربوط به مسیرِ علامت‌دهی وابسته به اینوزیتول و بر اساس آماره P-value مربوط به مسیرِ تنظیم موضعی‌کردن پروتئین به سمت هسته می‌باشد. آنالیز شبکه ژنیِ آپوپتوزیز، منجر به شناسایی دو زیر شبکه (کلاستر) گردید که ژن شاخص آنها به ترتیب PIK3R1 و IL1R1 می باشد.

کلیدواژه‌ها

آپوپتوز؛ نژاد مرغ بومی و راس؛ هستی شناسی ژنها؛ RNA-seq

مراجع

1. Baoman, W. 2015. Identifying Novel Candidate Genes Related to Apoptosis from a Protein-Protein Interaction Network. Computational and Mathematical Methods in Medicine, Olume, Article ID 715639, 11 pages.

2. Behdani, E. 2017. Bayesian network constructing using bovine leukocytes RNA-seq data. Ramin Agriculture and Natural Resources University of Khuzestan College of Animal and food Sience, Department of Animal Science, (In Persian).

3. Blasius A. L., and B. Beutler. 2010. Intracellular toll-like receptors. Immunity, 32(3):305–15.

4. Bolger A. M., M. Lohse, and B. Usadel. 2014 Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics Bioinformatics, 30(15):2114-20.

5. Christophe D., and N. Škunca. 2017. The Gene Ontology Handbook, Methods in Molecular Biology. International Standard Book Number (ISBN), 978-1-4939-3741-7.

6. Chunyun. W., X. Jinmei, R. Guo, S. Yang, Y. Li, and D. Guo. 2017. An RNA-Seq screen of the dithiothreitol-induced apoptosis response in chicken cardiomyocytes. International Journal of Clinical and Experimental Pathology, 10(2):1019-1029.

7. Dennis G., B. T. Sherman, D. A. Hosack, J. Yang, W. Gao, H. C. Lane. 2003. DAVID: Database for annotation, visualization, and integrated discovery. Genome biology, 4(9):1

8. Derrick J. Coble, Damarius Fleming, Michael E. Persia, Chris M. Ashwell, Max F. Rothschild, Carl J Schmidt, and Susan J. Lamont. 2014. RNA-seq analysis of broiler liver transcriptome reveals novel responses to high ambient temperature. BMC Genomics, 15:1084.

9. Gesing Adam, Michal M. Masternak, Feiya Wang, Andrzej Lewinski, Malgorzata Karbownik-Lewinska, and Andrzej Bartke. 2011. Decreased Expression Level of Apoptosis-Related Genes and/or Proteins in Skeletal Muscles, but not in Hearts, of Growth Hormone Receptor Knockout MiceI. Exp Biol Med (Maywood), February, 236(2): 156–168.

10. Gloria, K., L. Anandaroop Mukhopadhyay, C. Cowing-Zitron, and B. D. Yu. 2011. The Post-Apoptotic Fate of RNAs Identified Through High-Throughput Sequencing of Human Hair. 6 (11) 27603: 1-10.

11. Gordon, S. 2004. Pathogen recognition or homeostasis? APC receptor functions in innate immunity. Comptes Rendus Biologies, 327(6): 603-607.

12. Hashemi M., and S. Ghavami. 2008. Methods of Studying the Apoptosis. JRUMS, 7 (1):71-78(In Persian).

13. Haunshi S., M. Niranjan, M. Shanmugam, M. K. Padhi, M. R. Reddy, R. Sunitha, U. Rajkumar, and A. K. Panda. 2010. Characterization of two Indian native chicken breeds for production, egg and semen quality and welfare traits. Poultry Science, 90: 314-320.

14. Hoffman, S., and R. Ettinger. 2002. Cytokines and their role in lymphoid development, differentiation, and homeostasis. Current opinion in Allergy and Clinical Immunol, 495-506.

15. Honardoost, Maryam, H Soleimanjahi, F. Rajaei. 2013. Apoptosis: programmed cell death, Journal of Qazvin University of Medical Sciences, 17(3) 48-57 (In Persian).

16. Hang Yin, ShaoPeng Wang, Yu-Hang Zhang, Yu-Dong Cai, and Hailin Liu. 2016. Analysis of important gene ontology terms and biological pathways related to pancreatic cancer. BioMed Research International. Article ID 7861274, 10 pages, http://dx.doi.org/10.1155/2016/7861274.

17. Kerr, J. F., A. H. Wyllie, and A. R. Currie. 2013. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wideranging implication in tissue kinetics. British Journal of Cancer, 1972 Aug; 26 (4): 239-57.

18. Kim, D., G. Pertea, C. Trapnell, H. Pimentel, R. Kelley, and S. L. Salzberg. 2013. TopHat2: accurate alignment of transcriptomes in the presence of insertions, deletions and gene fusions. Genome Biology, 14:R36, http://genomebiology.com.

19. Kitano. H. 2000. Perspectives on systems biology. New Generation Computing, 18(3): 199–216.

20. Lamont, S. J. 2006. Integrated, whole-genome approaches to enhance disease resistance in poultry. Proceedings of the 8th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production. Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil, 13-18 August, Instituto Prociência, 07-01.

21. Lanier, L. 2005. N K-Cell Recognition. Annuol Review of Immunology, 23: 225-274.

22. Mark, S. G., P. Kaiser, and M. Fife. 2014. The chicken IL-1 family: evolution in the context of the studied vertebrate lineage. Immunogenetics, 66 (7-8): 427–438.

23. Moazeni S., M. R. Mohammadabadi, M. Sadeghi, H. Shahrbabak, A. Koshkoieh, and F. Bordbar. 2016a. Association between UCP Gene Polymorphisms and Growth, Breeding Value of Growth and Reproductive Traits in Mazandaran Indigenous Chicken.Open Journal of Animal Sciences, 6 (1): 1-8.

24. Moazeni S. M., M. R. Mohammadabadi, M. Sadeghi, H. Moradi Shahrbabak, A. K. Esmailizadeh. 2016b. Association of the melanocortin-3(MC3R) receptor gene with growth and reproductive traits in Mazandaran indigenous chicken. Journal of Livestock Science and Technologies, 4 (2): 51-56.

25. Mohammadabadi, M. R., M. Nikbakhti., H. R. Mirzaee, A. Shandi, D. A. Saghi, M. N. Romanov, and I. G. Moiseyeva. 2010. Genetic variability in three native Iranian chicken populations of the Khorasan province based on microsatellite markers. Russian journal of genetics, 46 (4): 505-509.

26. Nishawar, J., M. Hussain, K. I. Andrabi. 2008. Programmed cell death or apoptosis: Do animals and plants share anything in commo. Biotechnology and Molecular Biology Reviews, 3 (5): 111-126.

27. Noori Daloii M. R., and E. Ebrahimzadeh Vesal. 2009. Molecular genetic, diagnosis, prevention and gene therapy in prostatic cancer, Tehran University Medicine Journal, 67 (1): 1-1(in Persian).

28. Noori-Daloii M. R., and F. Vand Rajabpour. 2011. Roles of miRNAs in gene expression regulation, apoptosis, diagnosis and treatment of cancer. Medical Sciences, 21 (3):151-161(In Persian).

29. Offen D., Elkon H., Melamed E., 2000. Apoptosis as a general cell death pathway in neurodegenerative diseases. Journal of neural transmission. Supplement, 21: 153-166.

30. Paul, D. T. 2017 The Gene Ontology and the Meaning of Biological Function, volum1446 https://link.springer.com/protocol/10.1007%2F978-1-4939-3743-1_2.

31. Rezayi, M., L. Zaidooni. 2012. The rule of estatines in apoptosis, Razi Journal of Medical science, 4: 11-19 (In Persian).

32. Rimoldi, S., E. Lasagna, F. Maria Sarti, S. Paolo Marelli, M. Cristina Cozzi, G. Bernardini, G. Terova. 2015. Expression profile of six stress-related genes and productive performances of fast and slow growing broiler strains reared under heatstress conditions. Science Direct, Meta Gene, 6: 17–25.S. A. Biosciences, a QIAGEN company. All rights reserved, Copyright © 2000-2010, Chicken Apoptosis PCR Array. http://www.sabiosciences.com/rt_pcr_product/HTML/PAGG-012Z.html.

33. Salehinasab M., S. Zerehdaran, M. A. Abbasi, S. Alijani, and S. Hassani. 2016. The analysis of genetic and phenotypic properties of egg quality traits in Isfahan native fowl. Iranian Journal of Animal Science Research, Article 10, 16 (5): 1055-1062. (In Persion).

34. Shahdadnejad N., M. R. Mohammadabadi and M. Shamsadini. 2016. Typing of Clostridium Perfringens Isolated from Broiler Chickens Using Multiplex PCR. Genetics in the 3rd millennium, 14 (4).

35. Trapnell C., Williams B. A, Pertea G, Mortazavi A, Kwan G, van Baren M. J, Salzberg S. L, Wold and B. J, Pachter. 2010. Transcriptassembly and quantification by RNA-Seq reveals unannotatedtranscripts and isoform switchingduring cell differentiation. Nature biotechnology, 28(5):511-5.

36. Yaron F., and H. Steller. 2011. Programmed Cell Death in Animal Development and Disease. Cell journal, Cell 147, November, Elsevier Inc.

37. Zandi, E., M. R. Mohammadabadi, M. Ezzatkhah, and A. K. Esmailizadeh. 2014. Typing of Toxigenic Isolates of Clostridium Perfringens by Multiplex PCR in Ostrich. Iranian Journal of Applied Animal Science, 4: 509-514.