شناسایی ریزRNA‌ها، ژن‌های هدف و مسیرهای سیگنالدهی مرتبط با تولید شیر با استفاده از miRNA-seq

Abstract

سابقه و هدف: مولکول‌های ریزRNA توالی‌های کوتاهی (با میانگین طول 22 نوکلئوتید) هستند که با اثر بر تنظیم بیان ژن‌ها فرآیندهای بیولوژیکی بسیاری را تحت تأثیر قرار می‌دهند. تولید شیر فرآیند فیزیولوژیکی می‌باشد که تحت تأثیر تعداد بسیار زیادی از ژن‌ها، ریزRNA‌ها، مسیرهای ژنی و مسیرهای سیگنالدهی قرار می‌گیرد. در این مطالعه با بررسی مولکول‌های محافظت شده ریزRNA در بین گونه‌های موش، گاو و بز به شناسایی ریزRNA‌ها، ژن‌های هدف آن‌ها و مسیرهای ژنی مرتبط با تولید شیر پرداخته شد. مواد و روش‌ها: در این مطالعه جهت بررسی مکانسیم مولکولی اثر ریزRNA‌ها بر تولید شیر، ابتدا داده‌های مورد نظر با شماره دسترسی GSM1295115 برای گونه موش، GSM1295118 برای گونه گاو و GSM969927 برای گونه بز از پایگاه داده GEO دانلود شدند. شناسایی ریزRNA‌ها با استفاده از نرم‌افزار mirdeep2 انجام شد. در این مطالعه از پایگاه داده mirwalk برای شناسایی ژن‌های هدف ریزRNA‌هایی که دربافت پستان هر سه گونه بیان می‌شوند؛ استفاده گردید. پایگاه اطلاعاتی mirwalk قادر به تخمین ژن‌های هدف بر اساس الگوریتم‌های ده پایگاه اطلاعاتی دیگر می‌باشد. ترسیم ارتباطات ژنی شبکه برهمکنش ریزRNA‌ها و ژن‌های هدفشان توسط نرم‌افزار cytoscape انجام شد. جهت بررسی مسیرهای ژنی و سیگنالدهی مرتبط با ژن‌های هدف از پایگاه اطلاعاتی DAVID استفاده شد. یافته‌ها: بر اساس نتایج این مطالعه ژن‌های miR-93-5p، miR-27b-3p، miR-27a-3p و miR-200c-3p از مهم‌ترین ریزRNA‌ها و ژن‌های Pten، Rlim، Pdik1l و Setd5 از مهمترین ژن‌های هدف در فرآیند تولید شیر و مسیرهای بیوسنتزی ترکیبات شیر بودند. از مهمترین نتایج این مطالعه معرفی Setd5 به عنوان یک ژن جدید مرتبط با فرآیند تولید شیر می‌باشد. آنالیز مسیر‌های ژنی نشان داد که مسیر چسبندگی کانونی، مسیر سیگنالدهیMAPK ، مسیر سیگنالدهی mTOR، مسیر سیگنادهی PI3K-Akt و مسیر سیگنالدهی نروتروفین از مهمترین مسیر‌های ژنی می‌باشند که توسط ژن‌های هدف فعال شده و نقش مهمی در بیوسنتز تولید شیر و توسعه بافت پستانی دارند. این مسیرهای ژنی می‌توانند با اثرگذاری بر تکثیر سلول‌های آلوئول، افزایش انشعابات، توسعه بافت پستانی، متابولیسم اسیدهای آمینه، اثر بر سیستم اندوکرینی، مسیرهای سیگنادهی پرولاکتین و سنتز ترکیبات شیر مانند چربی، پروتئین و لاکتوز، فیزیولوژی و بیولوژی تولید شیر را تحت تأثیر قرار دهند. نتیجه‌گیری: با توجه به نقش حیاتی ریزRNA‌های مهم در شبکه مورد بررسی و ژن‌های هدف این مولکول‌ها و همچنین مسیرهای ژنی مورد مطالعه، می‌توان در برنامه‌های اصلاح نژادی به عنوان مهمترین تنظیم‌کننده‌های مربوط به فرآیند تولید شیر از آنها بهره برد. از این اطلاعات میتوان جهت معرفی و کاربرد ژن‌های کاندید و کاربرد آنها در روش انتخاب به کمک ژن و یا انتخاب ژنومی استفاده کرد. با توجه به اینکه تولید شیر با توسعه و تکامل بافت پستانی همراه می‌باشد، مولکول‌های ریزRNA و ژن‌های هدفی که در این مطالعه به آن پرداخته شده است، می‌توانند کاندید مناسبی در کلیه فرآیند‌های تکامل و تمایز نیز مطرح گردند.

Keywords

• مقایسه بین گونه‌ای
• داده‌های توالی‌یابی ریزrna
• تولید شیر