جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "بیوانفورماتیک" در نشریات گروه "علوم دام"
تکرار جستجوی کلیدواژه «بیوانفورماتیک» در نشریات گروه «کشاورزی»-
درک ساز و کارهای مولکولی پاسخ میزبان به عفونت H5N1 برای گسترش اقدامات کنترل موثر و کاهش خطر یک بیماری همه گیر بالقوه بسیار مهم است. هدف مطالعه حاضر، تجزیه داده های ریزآرایه آنفلوانزای فوق حاد پرندگان H5N1 جهت مقایسه شبکه ژنی در جوجه ها و اردک ها بود. مجموعه داده ریزآرایه GSE33389 مشتمل بر نمونه شاهد و زیر چالش H5N1 بافت ریه جوجه و اردک با بسته GEOquery نرم افزار R دانلود شد. ژن های با بیان متفاوت با استفاده از بسته limma در نرم افزار R شناسایی شدند و سپس، ترسیم شبکه های ژنی با نرم افزار Cytoscape انجام شد. ژن های اصلی با تعاملات زیاد با افزونه Cytohubba شناسایی شدند و در نهایت، ماژول های اثرگذار با افزونه MCODE شناسایی شدند. تعداد 2062 و 565 ژن با بیان متفاوت بین بافت سالم و زیر چالش به ترتیب در جوجه ها و اردک ها شناسایی شدند (05/0<p و >2 |logFC|). نتایج تجزیه شبکه با استفاده از افزونه Cytohubba، ژن هایBUB1 ، NDC80، CDC20 را به عنوان ژن های هاب در جوجه و همچنین ژن های کلیدی COL6A3، COL3A1 و PLOD2 را در اردک شناسایی نمود (05/0<p). مقایسه هستی شناسی ژن های متفاوت بیان شده در جوجه و اردک نشان داد که بیشتر آن ها در جوجه ها در پاسخ ایمنی ذاتی و مقاومت های التهابی میزبان نقش دارند، ولی در اردک بیشتر در سوخت و ساز چربی و تولید انرژی برای تامین نیازمندی مقاومت میزبان در برابر بیماری نقش ایفا می کنند. یافته های این مطالعه ضمن افزایش آگاهی نسبت به چگونگی پاسخ میزبان به عفونت آنفلوانزای H5N1، ممکن است دستاوردهایی برای توسعه درمان هدفمند و راهبردهای نظارتی برای مبارزه موثر با شیوع H5N1 داشته باشد.
کلید واژگان: آنفلوانزای فوق حاد پرندگان H5N1, بیوانفورماتیک, ریزآرایه, شبکه تعامل ژن, هستی شناسی ژنIntroductionIn recent years, highly pathogenicity avian influenza (HPAI), especially H5N1, has emerged as a major global health concern due to its potential as a zoonotic disease and its devastating impact on poultry populations. Identifying the molecular mechanisms of response to HPAI infection is critical to control, treat, and prevent the risk of a potential pandemic. Microarray technology is becoming a standard technology used in research laboratories all across the world and it is considered as one of the centers of research in cellular processes related to the level and manner of gene expression, including gene function and cell differentiation mechanisms. By using microarray technology, it is possible to obtain a detailed view of the interaction function of genes while simultaneously studying how the genome is expressed. Using microarrays provides the analysis of gene expression in response to viral infections such as influenza, etc., the study of host-pathogen interactions, and also the identification of the effectiveness of drugs and vaccines. This study aimed to analyze the microarray data of H5N1 avian influenza to compare the gene network and analyze the functional pathway in chickens and ducks.
Materials and methodsData mining and searching of microarray data related to Highly Pathogenic Avian Influenza infection was done in the GEO gene expression database (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo). The microarray data set with accession number GSE33389 based on the GPL3213 platform was selected which contained lung tissue samples challenged with H5N1 virus in chickens and ducks. Normalization of selected microarray data was done using R software, and samples were grouped to compare between infected and control samples. Limma, Biobase, and GEOquery software packages in R software were used to determine the expression level of genes and to investigate the differentially expressed genes (DEGs) between healthy and H5N1 influenza virus-infected lung tissue samples in chickens and ducks. The criterion for selecting significant DEGs was considered as |logFC|>2 and P<0.05. DAVID online tool (https://david.ncifcrf.gov) was used to investigate biological pathways, structural and functional characteristics of genes with different expressions, and functional interpretation of upregulated and downregulated DEGs. It was evaluated and visualized separately based on biological processes (BP), molecular functions (MF), and cellular components (CC). KEGG tool (http://www.genome.jp/kegg) was used to evaluate and study metabolic pathway enrichment. To reveal interactions between proteins and analyze them, STRING database and Cytoscape software were used. While using the Cytohubba plugin to identify and display key genes, the main modules affecting the interaction of genes and proteins were also identified by the MCODE plugin.
Results and discussionGene expression analysis revealed 2062 and 565 differentially expressed genes between normal and infected tissue in chickens and ducks, respectively (P<0.05 and |logFC|>2). The results of bioinformatics analysis and protein-protein interaction network analysis showed BUB1, NDC80, CDC20, PLK1, PRC1, KIF11, and AURKA genes as hub genes in chicken and also COL6A3, COL3A1, COL4A3, COL18A1, PLOD2, PLOD1, and P4HA2 as highly effective genes in duck (P< 0.05). The results of the ontology comparison of DEGs proved that most of these genes in chickens are involved in the innate immune response and inflammatory resistance of the host, and the most effective genes in ducks play a role in lipid metabolism and energy production to meet the host's resistance to disease. The results of comparative gene network analysis between chickens and ducks are promising to increase our understanding of the host response to H5N1 influenza infection and the factors affecting virus pathogenesis in different avian species. Differentially expressed genes in response to H5N1 infection in chickens and ducks play critical roles in various biological processes, including immune response, inflammation, viral replication, and host-pathogen interactions.In general, gene network analysis showed that chickens and ducks use different genetic strategies to respond to avian influenza virus infection.
ConclusionsThe present research was conducted to discover the response to H5N1 HPAI infection in chickens and ducks through comparative gene network analysis. It is important to note that the gene network analysis presented in this research is an initial step towards discovering the response mode of HPAI (H5N1) infection in chickens and ducks, and further functional studies, validation experiments, and integration with other omics data are needed to confirm the role of genes, pathways and hub genes in the host response to H5N1 virus. Therefore, the results of comparative gene network analysis in chickens and ducks obtained from this research can provide valuable insight into the underlying molecular mechanisms of host response to H5N1 influenza infection. Thus, by identifying differentially expressed genes, functional modules, and hub genes in this research, it can be stated that potential targets for future research have been highlighted to some extent. Undoubtedly, further studies in this field will improve our knowledge about the pathogenesis of avian influenza and will help to develop strategies for effective control and prevention of H5N1 influenza outbreaks.
Keywords: High Pathogenicity Avian influenza H5N1, Bioinformatics, microarray, Gene interaction network, Gene ontology -
مقدمه و هدف
توسعه مداوم فناوری های مولکولی مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل رونوشت ها، به ویژه فناوری های توالی یابی نسل بعدی و ابزارهای پیشرفته بیوانفورماتیک، امکان کاوش عمیق تر RNAهای پیام رسان (mRNAs) و RNA های غیرکد کننده (ncRNA) از جمله miRNAها را فراهم می کند. این فناوری ها فرصت های بزرگی را برای اکتشاف عمیق تر دخالت miRNAها در بیماری های حیوانات مزرعه و همچنین بهره وری و رفاه دام ارایه نمودند. از زمان کشف lin-4 و let‐7، هزاران miRNA در گونه های حیوانات مزرعه شناسایی و در پایگاه های داده miRNA ثبت شده اند. miRNAها را میتوان به عنوان نشانگرهای زیستی، اهداف تشخیصی، پیش آگهی و درمانی برای مدیریت بیماری های دام استفاده کرد. با تعیین توالی ژنوم گاو (Bos Taurus)، فرصتی برای کشف miRNAهای جدید در این گونه فراهم خواهد شد. از آنجاییکه تعیین توالی و ساختار miRNA ها به صورت آزمایشگاهی هزینه بر و زمانبر است، بنابراین این پژوهش با هدف استفاده از روشهای محاسباتی مبتنی بر یادگیری ماشین به منظور پیش بینی microRNAها در ژنوم گاو انجام شد.
مواد و روشها:
یافتن روشی دقیق برای شناسایی مولکولهای miRNA میتواند به درک فرآیندهای تنظیمی کمک کند. در حال حاضر روش های محاسباتی مبتنی بر الگوریتم های یادگیری به طور گسترده برای پیش بینی miRNAها استفاده می شوند. با الهام از سایر تحقیقات انجام شده در زمینه شناسایی miRNAها، یک مدل محاسباتی بهبود یافته یادگیری ماشین برای شناسایی توالیهای پیشساز miRNAهای واقعی (pre-miRNA) پیشنهاد شد. در مرحله اول فراوانی توالیهای دو نوکلیوتیدی ژن های pre-miRNA و محتوای بازهای سیتوزین و گوانین (G+C) در توالی ها در نظر گرفته شد. ترکیب دی نوکلیوتیدی مشاهده شده بهعنوان ویژگی های ساختاری ترکیب توالی برای هر ژن miRNA محاسبه شد. مجموع ترکیبات دو نوکلیوتیدی در گونه گاو (Bos Taurus) با محتویات ژنومی G+C برای 1064 توالی miRNA و توالی های غیر miRNA محاسبه شد. در مرحله بعد دو مدل طبقه بندی مبتنی بر رویکرد یادگیری ماشین برای شناسایی pre-miRNA های واقعی و شبه واقعی آموزش داده شدند. مجموعه ای از 17 ویژگی بهینه شده مربوط به ساختارهای توالی برای آموزش مدلها استفاده شد. این مدل ها با روش اعتبارسنجی متقاطع 10 تایی آموزش یافتند و اعتبارسنجی شدند.
یافته هاهدف بررسی عملکرد پیش بینی طبقه بندی کنندهها براساس ویژگی های RNA در تشخیص pre-miRNAها از سایر توالیها بود. مدل آنالیز شده در این پژوهش با استفاده از مجموعه دادههای گاو (Bos Taurus) بهدقت 99 درصد و ضریب همبستگی متیو 97/9 درصد دست یافت.
نتیجه گیری:
روش های محاسباتی هوش مصنوعی می توانند miRNAهای بالقوه جدیدی را در ژنوم گاو شناسایی کنند که برخی از آنها قبلا در این ژنوم شناسایی نشده بودند. در نتیجه لزوم استفاده از روش های محاسباتی جهت شناسایی این RNAهای تنظیمی در دام ها جهت اهداف اصلاحی ضروری به منظر می رسد. نتایج این پروژه نشان داد که تنها با استفاده از ویژگی های ساختاری دو نوکلیوتیدی میتوان در پیشبینی توالی های miRNA به دقت بالایی دست یافت.
کلید واژگان: بیوانفورماتیک, شناسایی محاسباتی, گاو (Bos Taurus), یادگیری ماشینی, miRNAIntroduction and ObjectiveThe latest major advances in transcriptomics technologies, especially next-generation sequencing technologies and advanced bioinformatics tools, allows deeper exploration of messenger RNAs (mRNAs) and non-coding RNAs (ncRNAs), including miRNAs. These technologies have offered important chance for a deeper study of miRNA association in farm animal diseases, as well as livestock productivity and welfare. Since the discovery of lin‑4 and let‑7, many microRNAs have been identified in farm animal species and deposited in miRNA databases. miRNA can be used as biomarkers in the context of farm animal disease diagnostics, prediction, and therapeutic purposes, for the management of livestock diseases. By the sequencing of Bos Taurus (cattle) genome, we have an opportunity to discover novel miRNAs in this species. However, the experimental determination of miRNA sequence and structure is both expensive and time-consuming, therefore, computational and machine learning-based approaches have been adopted to predict novel microRNAs in the Bos Taurus (cattle) genome.
Material and methodsFinding an accurate method for Identification of miRNA molecules can help for understanding of regulatory processes. Currently, computational methods based on learning algorithms have been extensively applied for miRNA prediction.Inspired by the work of predecessors, we proposed an improved computational model based on random forest (RF) for identifying real miRNA precursor sequences (pre-miRNAs). First, the occurrence frequencies of the dinucleotide of pre-miRNAs genes, and the percentage of G+C content were calculated. The observed dinucleotide composition was calculated as the structural features of the sequence composition for each miRNA gene. A total of cattle (Bos Taurus) dinucleotide compositions with their genomic G+C contents for 1064 genes encoding miRNA and non-miRNA sequences were calculated. In the next step two classification models based on machine learning approach were trained to identify real and pseudo bovine pre-miRNAs. One set of 17 optimized features related to sequence structures were used to train the models. These models were trained and validated with 10-fold cross validation method.
ResultsOur goal was to investigate the predictive performance of RNA features in distinguishing pre-miRNAs from pseudo hairpins. Our model achieved 99% precision, and 97.9% MCC using Bos Taurus datasets.
ConclusionComputational methods of Artificial intelligence can detect novel potential miRNAs in the bovine genome, some of which to have previously undetected in this genome. As a result, it seems necessary to use computational methods to identify these regulatory RNAs in livestock for breeding purposes. Our discoveries support that dinucleotide features will be beneficial to achieve the highest accuracies for miRNA sequences prediction.
Keywords: Bioinformatic, Cattle (Bos Taurus), Computational identification, Machine learning, miRNA -
همانطورکه تحقیقات گوناگون نشان دادهاند، در سالهای اخیر، میزان مرگومیر براثر سرطان رشد چشمگیری داشته است؛ بههمیندلیل است که محققان درپی تولید داروهای جدید، بهویژه داروهایی با اثرات جانبی کمتر، هستند. برهمیناساس، آنزیم ریبونوکلیاز پانکراس گوسفند نیز یکی از بهترین اورتولوگها برای آنزیم ریبونوکلیاز پانکراس گاو است که آن را در القای مرگ سلولهای سرطانی بهکار میگیرند. آنزیم گوسفندی تنها در 4 اسیدآمینه A19S، K37Q، V46F و N103E با آنزیم گاوی تفاوت دارد. در مطالعه پیشرو، ابتدا شکل سهبعدی آنزیم ریبونوکلیاز پانکراس گوسفند پیشبینی و سپس ازنظر پایداری بررسی شد. درادامه، مشخصات فیزیکوشیمیایی این آنزیم با برنامه پرات پارام نیز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، با استفاده ازروشهای بیوانفورماتیکی شبیهسازی و باتوجه به RMSF، RMSD و Gyration analyses میزان پایداری پروتئین نیز پیشبینی گردید. مطالعات آزمایشگاهی نیز از قبیل بررسی فرار این آنزیم از RI، میزان مقاومت آن درمقابل پپسین، غلظت پروتئین تولیدی، قابلیت القای مرگ سلولی در سلولهای سرطانی و نیز میزان فعالیت این آنزیم، انجام گرفت. نتایج این تحقیق نشان میدهد که آنزیم مدنظر پس از 22 ساعت انکوبه در مجاورت پپسین تا 90% دستنخورده باقی میماند. میزان غلظت پروتئین تولیدی نیز mg/ml 4.78 بود که با استفاده از روش برادفورد تخمین زده شد. در این مطالعه فعالیت آنزیم ریبونوکلیاز طبیعی پانکراس گوسفند 558±22 U/mol برآورد شد. همانطورکه در تحقیقات گذشته نشان داده شده است، انواع RNaseA گاو و گوسفند نمیتوانند وارد سلول شوند و درنتیجه هیچگونه سمیت سلولی نشان نمیدهند، ولی در این مطالعه با استفاده از لیپوفکتامین، این آنزیمها وارد سلول شدند و مرگ سلولی را به سلولهای سرطانی Hella القا کردند. میزان زندهمانی سلولها نیز بهروش MTT assay اندازهگیری شد. براساس این تحقیق، مشخص شد که آنزیم ریبونوکلیاز پانکراس گوسفندی فعالیت آنزیمی و توکسیتی مشابهی با آنزیم ریبونوکلیاز پانکراس گاوی دارد و برای استفاده بهعنوان توکسین در تولید ایمونوتوکسینها جانشین مناسبی است.
کلید واژگان: آنزیم ریبونوکلئاز پانکراس گوسفند, بیوانفورماتیک, سمیت سلولی, فعالیت زیستیIntroductionObviously, the recent decades strategy in cancer therapy, anticancer drug discovery and drug improvement is to characterize, distinguish and validate the most promising cancer-related molecular targets to which new drugs can be designed. The unique features of the pancreatic RNase (RNase A) such as high activity, stability, lack of a cofactor, and small molecular size have made it the most popular enzyme in the ribonuclease family. Specifically, RNase A is involved in endonucleolytic cleavage of 3'-phosphomononucleotides and 3'- phosphooligonucleotides ending in C-P or U-P with 2', 3’- cyclic phosphate intermediates. RNase A was purified from the Bovidae family including bovine, ovine, bison, eland, goat and gnu. Although phylogenetic analyses of RNase A revealed high similarity among members of the Bovidae family, some functional mutations were also found.Several studies showed that the RNA hydrolyzing action of ribonuclease is able to induce apoptosis and cell death in cancer cells, independently. This effect could be enhanced thousands of times when ribonuclease is linked to antibodies. These enzymes show potent cytotoxic activity on cell internalization but do not show sensible immunogenicity or non-specific toxicity toward normal cells. Ovine pancreatic ribonuclease enzyme is a member of super family RNase A, it can be a good candidate as a toxin for designing new drugs. The objective of this study was to produce ovine pancreatic ribonuclease enzyme in E. coli and characterize its activity.
Materials and methodsAll structures needed for this study were downloaded from the Protein Data Bank (PDB) website (http://www.rcsb.org/). PDB files (accession numbers: 10.2210 /pdb1YV6/pdb and 10.2210/pdb3SNF/pdb) related to natural Bovine Pancreatic RNase were selected. Gene synthesis and production of recombinant protein were conducted by using the pelB signal sequence at the beginning of the structure for periplasmic protein production. The native ovine RNase and bovine RNase A were optimized for E. coli host by GenRay codon optimization service and sent to GenRay Biotechnology (Shanghai, China) for synthesis. The target genes in pGH vector were sub-cloned in pUC19 and then cloned into the pET21b (+) vector between XbaI and HindIII sites. After transformation, E. coli cells containing recombinant pET21b (+) were cultivated in LB broth medium containing ampicillin. To extract the proteins, osmotic shock methods were applied. After that Q-sepharose chromatography was used to extract the target protein. Finally, Bradford analysis was used to determine the protein concentration. The ribonucleolytic activity of the recombinant native ovine RNase A was compared with native bovine RNase A following Tripathy et al (2013) method. To investigate the antitumor activity of recombinant proteins, HeLa cells were prepared for seeding in a 96-well flask and incubated at 37°C in 5% CO2 for 72 h.
Results and discussionThe production of native ovine and bovine RNase A was confirmed by SDS PAGE. Protein purification was successfully performed using osmotic shock in the Q-Sepharose column. Although our findings confirmed protein expression, no detectable proteins other than RNase A was observed in the LB medium, indicating that almost all the proteins were expressed either inside the bacterial cell or secreted into the periplasmic area. According to the Bradford analysis, the concentration of the recombinant proteins extracted was 4.78 ovine RNase A. Based on our results, it was shown that the ribonucleolytic activity of native ovine RNase A was 558±22. The results showed that RNase A exhibited resistance to pepsin degradation during the whole incubation process (22 h), in the course of which 90% of RNase A remained undamaged. To determine the cytotoxic effect of ovine RNase on the HeLa cell line, MTT assay was done following incubation with ovine RNase A. The commercial RNase A was used as control. The results showed that ovine RNase A and bovine RNase A had no cytotoxic effect on HeLa cells. When RNase treatment was done by the lipofectamine 3000 (Thermo, USA), the cytotoxicity effect was observed. Several studies have shown that some ribonucleases such as onconase, bovine seminal ribonuclease and bovine pancreatic ribonuclease have a great promise as cancer immunotherapeutic agents and cause a significant reduction in the protein synthesis of tumor cells after internalization into cytosol.
ConclusionOur findings demonstrate that ovine RNase similar to bovine RNase has a great potential for use in drug design industry. We revealed that the native ovine RNase A was more stable than the native bovine RNase. In future work, we intend to fuse the engineered ovine-RNase A to dedicated recombinant antibodies for cancer therapy and investigation of engineered immuno-ribonuclease potency and cell killing effects as a fusion protein.
Keywords: Bioinformatics, Biological activity, cytotoxicity, Ovine pancreatic ribonuclease -
سابقه و هدف:
اطلاعات حاصل از RNA ها به علت اینکه حلقه ارتباط دهنده ژنوتیپ و فنوتیپ هستند، کمک شایانی در فهم و درک جنبه های زیست شناختی مرتبط با مسیرهای فیزیولوژیکی می کنند. ریز RNA ها، مولکول های 22 نوکلیوتیدی و تک رشته ای هستند که می-توانند به صورت اختصاصی بر عملکرد و بیان ژن ها تاثیر بگذارند. از این رو پژوهش های فراوانی در مورد نقش این مولکول ها در فرآیندهای زیستی مختلف مانند تولید شیر انجام شده است. صفت تولید شیر یکی از مهمترین صفات در صنعت دامپروری است. این صفت در حیوانات مزرعه به صورت چند ژنی می باشد و هر ژن ممکن است در مسیرهای زیستی مختلف دخیل باشد و در مقابل هر مسیر زیستی نیز می تواند شامل تعداد زیادی ژن شود. این روابط شبکه پیچیده ای را تشکیل می دهند که نشان دهنده ارتباط تعداد زیادی ژن با تعداد زیادی مسیر زیستی است. مولکول های سیگنالی که می توانند به عنوان مورفوژن عمل نمایند، الگوی شبکه ژنی ساختمان بافت را در تمام طول عمر از مرحله رویان در حال رشد تا ارگانیزم بالغ کنترل می نمایند. مورفوژن ها بستگی به میزان ترشح و فاصله منبع ترشح، می توانند واکنش های مختلف سلولی را ایجاد نمایند. از این رو هدف پژوهش حاضر بررسی مستندسازی عملکردی ژن های هدف ریزRNAهای با بیان متفاوت جهت شناسایی تعدادی از مسیرهای زیستی دخیل در فرآیند تولید شیر است.
مواد و روش هابه منظور شناسایی و بررسی مسیرهای زیستی دخیل در تولید شیر از داده های توالی یابی شده ریز RNA استفاده شد که از پایگاه داده ArrayExpress با شماره دسترسی E-GEOD-61227 استخراج شدند. در مطالعه حاضر همه مراحل استانداردسازی داده ها، تفاوت بیان ریز RNA ها و تعیین معنی داری توسط نرم افزار GEO2R انجام شد. معیارهای انتخاب ریز RNA ها در این مطالعه شامل p value تصحیح شده کمتر از 05/0 و (1>Log fc>1-) بودند. در مرحله بعد بررسی های بیوانفورماتیکی جهت یافتن ژن هدف هر ریز RNA انجام شد. بدین منظور ریز RNA های با بیان متفاوت حاصل از تجزیه و تحلیل در مرحله قبل، جهت پیدا کردن ژن های هدف به نرم افزار Target Scan معرفی شدند. پس از شناسایی و مشخص شدن ژن های هدف ریزRNA جهت بررسی اطلاعات زیستی و آنالیز عملکردی از سرور DAVID استفاده شد.
یافته هانتایج این پژوهش نشان داد که 23 ریزRNA با بیان متفاوت وجود دارد که ژن های زیادی را تحت تاثیر قرار می دهند و این ژن ها در مسیرهای سیگنال دهی TGF-β، WNT، MAPK، mTOR، PI3k-Akt، انسولین، استروژن و پرولاکتین نقش دارند که بیشتر این مسیرهای سیگنال دهی در رشد و تکثیر سلولی، فعالیت سلول های اپیتلیال و در نتیجه توسعه غدد پستان تاثیرگذار هستند. از آنجایی که این مسیرهای شناسایی شده با تولید شیر ارتباط دارند می توان از ژن های شناسایی شده در این مسیرهای سیگنال دهی در بهبود صفت تولید شیر استفاده کرد.
نتیجه گیریژن های MAPK1، MAPK8، FASLG و PTEN در اکثر مسیرهای زیستی فعال و با ژن های مختلفی در ارتباط هستند، بر این اساس این ژن ها جزء ژن های عمده اثر در فرآیند تولید شیر به شمار می روند.
کلید واژگان: بیوانفورماتیک, ژن هدف, غده پستان, مسیر زیستیBackground and objectivesInformation from RNAs, because they are the link between genotype and phenotype, helps to understand the biological aspects of physiological pathways. MicroRNAs are molecules with 22 nucleotides in length and single strand which can specifically affect the function and expression of genes, hence many studies have been done on the role of these molecules in various biological processes, such as milk production. The milk production trait is one of the most important traits in the dairy cattle industry. This trait is a polygenic trait in farm animals and controlled by a large number of genes and each gene may be involved in various biological pathways and mutually any biological pathway can include a large number of genes. These relationships form the complex network which indicates the association of a large number of biological pathways with lots of genes. Signal molecules that can act as morphogens control the pattern of the gene network of tissue structure throughout the lifespan of the growing embryo stage to the adult organism. The morphogens depend on the amount of secretion and the destination of secretion source can produce different cellular responses. Therefore, the aim of the present study was to investigate target genes of differentially expressed microRNAs in bovine mammary tissue to identify a number of biological pathways involved in the milk production process.
Materials and methodsIn order to identify and investigate the biological pathways involved in milk production, microRNA sequenced data were used which were extracted from ArrayExpress database with E-GEOD-61227 access number. In present study, all stages of standardization of data, differences between expression of microRNA and significance determination were performed by GEO2R software. The criteria for the selection of microRNA in this study were corrected P-value
ResultsThe results of this study showed that there are 23 microRNAs with different expressions that affect many genes. These genes are involved in the signaling pathways of TGF-β, WNT, MAPK, mTOR, PI3k-Akt, insulin, estrogen and prolactin. Most of these signaling pathways are involved in cell growth and proliferation, mammary gland development, and epithelial cell activity. Since these identified pathways are associated with milk production, the genes identified in these signaling pathways can be used to improve milk production trait.
ConclusionMAPK1, MAPK8, FASLG and PTEN genes are activate in most biological pathways and they are associated with various genes, accordingly these genes are the major genes in the process of milk production.
Keywords: Bioinformatics, Biological pathway, Mammary gland, Target gene -
آنزیم آسپارتات کیناز یکی از آنزیم های کلیدی و حساس در متابولیسم تولید لیزین در طیف وسیعی از جانوران بخصوص گونه های مختلف میکروارگانیسم کورینه باکتریوم می باشد. هدف از این تحقیق بررسی بیوانفورماتیکی آنزیم آسپارتات کیناز در گونه های مختلف کورینه باکتریوم توسط پایگاه های معتبر می باشد تا بهترین ساختار بیوانفورماتیکی آنزیم آسپارتات کیناز به منظور استفاده برای تولید لیزین در مقیاس صنعتی پیشنهاد شود. ویژگی های تکاملی، فیزیولوژیکی و فیزیکوشیمیایی آنزیم آسپارتات کیناز در 33 گونه مختلف کورینه باکتریوم توسط پایگاه ها و نرم افزارهای MEGA 6.6، ProtScale و ProtParam مورد بررسی قرار گرفت. سپس ساختار سه بعدی پروتئین های مذکور به روش هومولوژی و با استفاده از سرور Swiss-Model مدل سازی شد و ارزیابی کیفیت مدل های بدست آمده پس از بهینه سازی انرژی با استفاده از ابزار Rampage صورت گرفت. نتایج تجزیه و تحلیل درخت تکاملی نشان دادند که زمان اشتقاق پروتئین آسپارتات کیناز در 33 گونه کورینه باکتریوم مورد مطالعه، بسیار بهم نزدیک می باشد. نتایج بررسی پایگاه های ProtScale و ProtParam نشان داد که آنزیم آسپارتات کیناز در گونه کورینه باکتریوم گلوتامیکوم با شماره دستیابی CAO00530.1 و SJM57548.1 دارای بهترین خواص فیزیکوشیمیایی و بیشترین پایداری می باشند. سپس با بررسی های بیشتر توسط سرور Swiss-Model و ابزار Rampage مشخص شد که دو پروتئین CAO00530.1 و SJM57548.1 دارای بهترین ساختار سه بعدی می باشند. از نتایج آنالیز in silico به دست آمده می توان چنین استنباط نمود که احتمالا آنزیم آسپارتات کیناز با شماره های دستیابی بالا دارای بهترین خواص فیزیکو شیمیایی، بیشترین پایداری و همچنین بهترین ساختار سه بعدی نسبت به دیگر پروتئین های مورد بررسی در این مطالعه بود. این یافته ها می تواند برای بهترین نوع آنزیم آسپارتات کیناز به منظور تولید نوترکیب در شرایط آزمایشگاهی مفید باشد.
کلید واژگان: آسپارتات کیناز, بیوانفورماتیک, کورینه باکتریوم, لیزینIntroductionLysine is one of the essential amino acids not synthesized biologically in the human body and mammals so should be supplied through diets. Among the industrially important amino acids, L-lysine is in 1st position, which is used in pharmaceuticals, animals, human feeds and precursors for the production of peptides or agrochemicals. As L-lysine has large applications, the demand for it is increasing constantly year by year. To minimize the gap between increasing demand and production of L-lysine, it has to be produced in large scale. Corynebacterium species especially Corynebacterium glutamicum is widely used for the industrial production of amino acids especially L-glutamate and L- lysine. The C. glutamicum from long period has been used for the industrial production of various amino acids, primary metabolites and nucleotides. This organism is an aerobic gram positive, rod shaped and non-sporulating bacteria which used for the industrial production of amino acids of L-lysine and L-glutamate. This bacterium uses a variety of carbohydrates, alcohols and organic acids as single sources of carbon and energy for growth and also for the amino acid production. The quantity of lysine production by wild (natural) type of Corynebacterium glutamycum is very low, and its cultivation and propagation cannot provide the amino acid required by markets, therefor the wild type of this bacterium is not suitable and cost-effective for industrial purposes. To minimize the gap between increasing demand and production of L-lysine, it has to be produced in large scale. Aspartate kinase (AK) is one of the key enzymes in the biosynthesis of aspartate-derived amino acids such as lysine. This enzyme catalyzes the transfer of the C-phosphate group of ATP to aspartic acid. In most bacteria, the reaction is the first step of branched biosynthetic pathway for lysine, threonine, isoleucine and methionine and is known to be regulated by the end metabolites through feedback inhibition. For example, aspartate kinase from Corynebacterium glutamicum is concertedly inhibited by lysine and threonine, while aspartate kinase I and III from Escherichia coli is inhibited by threonine and lysine, respectively. Due to industrial production of lysine amino acid by using Corynebacterium species, a lot of researches have been done to improve the genetic modification of these microorganisms. Today, bioinformatics tools are available as online access through web-based databases and software, which can be used to study best structures of aspartate kinase enzyme with the least cost and time. Also due to high laboratory costs, the use of bioinformatics methods will be important in obtaining the final result. The aim of this study was to investigate the bioinformatics structure of aspartate kinase enzyme in different species of Corynebacterium by authenticated bioinformatics databases to suggest best bioinformatics structure of the aspartate kinase enzyme for applying in laboratory cloning and production of lysine amino acid for industrial purposes.
Material and methodsThe amino acid sequences of the aspartic kinase enzyme from 33 species of the Corynebacterium was obtained from the NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein) and stored as FASTA. In order to study the genetic distances and similarities in 33 species of Corynebacterium a phylogenetic tree was constructed using the Neighbor Joining method using the Mega software (MEGA 6). (A bootstrap check with 1000 replications was also conducted to obtain a confidence level for the branches) ClC main work bench5 software was used to investigate genetic similarities using protein sequences. The Evolutionary properties, physiological and physicochemical properties of aspartate kinase enzyme were studied and investigated in 33 different species of Corynebacterium through valid databases and software of NCBI, MEGA, ProtScale and ProtParam. In order to predict the second structure, two proteins selected from the psipred server were used (http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred). For this purpose, the protein sequences of aspartate kinase enzyme in Corynebacterium glutamicum with access numbers of CAO00530.1 and SJM57548.1 introduced into the psipred and their second structure was mapped. Afterward, three-dimensional structure of mentioned protein was modeled using Swiss-model server (https://swissmodel.expasy.org) Then the quality of the two predicted models evaluated by the Rampage server (http://mordred.bioc.cam.ac.uk/ ~ rapper / rampage2.php), and in the next step its ramachandran plot mapped.
Results and discussionsThe results of evolutionary tree analysis in Corynebacterium species showed that derivation time of aspartate kinase protein in these 33 species is very close. The results of the ProtScale and ProtParam databases showed that the aspartatekinase enzyme of Corynebacterium glutamicum with the access number of CAO00530.1 and SJM57548.1 have the best physicochemical and maximum stability among 33 different species of study. Afterward, with further in silico investigation by the Swiss-Model server and Rampage tool, it was found that the two access numbers of CAO00530.1 and SJM57548.1 had the best three-dimensional structure. From the results of in silico analyses, it can be inferred that the aspartate kinase enzyme with the two access numbers of CAO00530.1 and SJM57548.1 have the best physicochemical properties, the most stable and also the best three-dimensional structure and therefore could be offered for laboratory cloning and production of lysine amino acid for industrial purposes.
ConclusionDue to wide applications and importance of lysine production in our country and also the necessity of selecting appropriate strain of Corynebacterium for genetic engineering and industrial production, this bioinformatics study was done to predict best structure of aspartate kinase enzyme and best strain of Corynebacterium. Based on the results of our in silico analysis, it is suggested that corynebacterium glutamicum has the best protein structure of aspartate kinase enzyme and may be beneficial to increase Industrial lysine amino acid production.
Keywords: Aspartate kinase, Bioinformatics, Corynebacterium, Lysine amino acid production -
در سال های اخیر با روشن شدن اهمیت ریزRNAها در فرآیندهای حیاتی بدن موجودات زنده، شناسایی ژن های ریزRNA اهمیت زیادی پیدا کرده است از سویی دیگر روش های بیوانفورماتیکی نیز گسترش یافته و سبب شده تا روند شناسایی ریزRNAها با سرعت بیشتر و هزینه ی کمتری پیش برود. تحقیقات در سال های اخیر بر روی گونه های زیادی از جمله انسان و موش و همچنین حیوانات اهلی از قبیل گاو و بز و مرغ باعث شده تا در این گونه ها ریزRNAهای زیادی گزارش شود با این حال در گونه ی گوسفند هنوز اطلاعات نسبتا کمی وجود دارد. در این مطالعه پس از پیش بینی ریزRNAهای کروموزوم 20 گوسفند، جهت تایید با اورتولوگ ها در سایر گونه ها مقایسه و در نهایت برای بررسی بیان از داده های ترنسکریپتوم گوسفند استفاده شد همچنین در این تحقیق برای ارزیابی روش مورد استفاده از داده های شاهد مثبت استفاده شد. با استفاده از این روش در کل 400 ریز RNA و از این تعداد 81 ریزRNA جدید در کروموزوم 20 گوسفند پیش بینی شدند. بررسی ترنسکریپتوم نشان داد که از این تعداد 33 ریزRNA فقط در بافت عضله، 10 ریزRNA فقط در بافت کبد، 35 ریزRNA در هر دو بافت کبد و ماهیچه و 3 ریزRNA نیز در مخلوط بافت های قلب، کلیه، مغز، تخمدان، پوست، چربی سفید و ریه بیان شدند. مقایسه با پایگاه داده miRbase مشخص کرد که تعداد 64 ریزRNA از ریزRNAهای پیدا شده برای اولین بار گزارش شدند. حساسیت و دقت انتخاب این روش برابر 67 و 95 درصد ارزیابی شد و از این رو می توان گفت این روش می تواند به عنوان مکمل روش های پیش بینی ریزRNA اطلاعات ارزشمندی را فراهم کند. از این روش می توان برای پیش بینی ریزRNAها در سایر کروموزوم های گوسفند و یا در سایر پستانداران استفاده نمود.
کلید واژگان: بیوانفورماتیک, روش از, گوسفند, ریزRNAهاIntroductionMicroRNAs (miRNAs) are small noncoding RNA molecules that are found in plants, animals and some viruses and play important role in regulation of transcription (3). Recently, importance of miRNA roles in biology of living organisms has been discovered, thus miRNAs identification became more important (1). Experimental detection of miRNAs can be obtained using different miRNA profiling methods, such as quantitative real-time PCR, microarray, and high-throughput RNA sequencing technologies. Since the identification and verification of miRNA by laboratory
methods is time-consuming and costly (4), for improving miRNA identification and lowering costs, it is more reasonable that miRNA loci predicted by reliable bioinformatic approaches then experimental methods used for confirmation. This may decrease false positive results. Recently, several hundreds of miRNAs reported in variety of species including human and mouse, as well as domestic animals such as cattle, pig, chicken and goat, however there are relatively less information about sheep miRNAs. In this study, we developed a method for prediction and in silico
validation of miRNAs located on ovine chromosome twenty.Materials and MethodsIn this study, an ab initio approach was used. The sequence of ovine chromosome 20 was used as input for EMBOSS and Sequence-Structure Motif Base: Pre-miRNA Prediction Webservers applications, then all predicted stem and loop structures were entered into mfold software. Pre-miRNA features for them were calculated and sequences that had these features were selected. Since the probability of miRNA presence in the coding region is very low, miRNAs that were predicted in the coding regions were removed. To confirm the prediction of miRNAs, selected sequences were homology searched within all registered miRNAs in miRBase. In order to evaluate the in silico expression of miRNAs, predicted miRNAs were BLASTed against expression data from Sequence Read Archive (SRA) of ovine muscle tissue (Accession: PRJNA223213), liver tissue (Accession: GSM1366318) and mixture of tissues including heart, kidney, brain, liver, ovary, lung, skin, and adipose (Accession: GSE56643). In order to evaluate the accuracy of this method, a positive control region including a cluster of validated miRNAs from ovine chromosome 18 were analyzed by the same method and sensitivity and selectivity of this method were calculated based on this region from chromosome 18.
Results and DiscussionAfter prediction by softwares and investigation of pre-miRNAs features by mfold, 400 stem and loop structures that had pre-miRNA features were chosen. Fifty miRNAs from those miRNAs contained conserved mature miRNAs sequence and 350 of them were recognized as novel miRNAs based on registered miRNAs in the mirBase. None of the novel miRNAs were located in the coding regions. In silico validation of these novel miRNAs in SRA data was indicated that 81 miRNAs are expressed in different ovine tissues including 33 in muscle and 10 in liver.
Results on the positive control data showed that 40 miRNAs were predicted which majority of them (36 miRNAs) were already validated by experiments. This indicates a high reliability for this method. With putting in sensitivity and selectivity formulas, both of two factors were calculated and it was observed that the sensitivity and selectivity values for our method were 67% and 90%, respectively. Fewer studies accomplished in detection of ovine miRNAs in compare to other farm animals. In previous studies to identify miRNAs in ovine species, mostly laboratory-based or comparative methods were used. This was the first study that used SRA database to check miRNA expression in RNAseq data in order to decrease the discovery of false positive results. Comparing this method with others including CID-miRNA (19), miRPara (20), VMir (6) and miRNAFold (18) methods, we may conclude that this method’s sensitivity is less than
CID-miRNA, miRPara, miRNAFold and srnaloop. Although selectivity for this method is higher than all above methods because the false positive in this method is less than other method. This method showed high selectivity and low FP that due to improved prediction method for identify miRNAs.ConclusionIn the current study, predicted ovine miRNAs were validated by an in silico method using SRA database that resulted in a higher reliability than other ab initio approaches. Although this method is not very fast and fully automated. With running this method on ovine chromosome 20, 81 novel miRNA were predicted which were expressed in different tissues of sheep. This method could be applied on other ovine chromosomes as well as other mammalian species, although future validation by experimental approaches is required.
Keywords: Ab initio, Bioinformatics, miRNA, Sheep -
آنچه که در دنیای امروز در حیطه علم اصلاح نژاد به صورت شتابان در حال نیل است توسعه علم بیوانفورماتیک می باشد که حیطه بالادستی آن علم ژنتیک مولکولی می باشد. ارتباط علم بیوانفورماتیک با علم ژنتیک مولکولی می تواند نقش مهمی در بهبود ژنتیکی صفات تولیدی در دامپروری داشته باشند. یکی از مهمترین صفات تولیدی در دامپروری صفت رشد است که تحت تاثیر چندین مسیر بیولوژیکی قرار دارند. شناسایی این مسیرهای بیولوژیکی با استفاده از پروفایل های بیان ژن و اطلاعات ژنومی قابل دسترس امکان پذیر است. در این پژوهش، اطلاعات مربوط به بیان ژن در بافت عضله گاو در دو سن شامل یک ماهگی و بیست و چهار ماهگی، از پایگاه داده ArrayExpress جمع آوری شد. در رویکرد اول، ابتدا تفاوت بیان در بین ژنها با استفاده از نرم ArrayAnalysis بررسی شد که 2732 ژن برای شناسایی مسیرهای بیولوژیکی کاندید شدند. تجزیه و تحلیل مسیرهای بیولوژیکی با استفاده از نرم افزار PathVisio انجام گرفت. نتایج بررسی بیان ژن ها نشان داد که که بین دو گروه سنی مورد مطالعه 503 ژن، افزایش سطح بیان و411 ژن کاهش بیان داشتند. بررسی ریشه شناسی این ژن ها نشان داد که در 23 مسیر بیولوژیکی نقش دارند و اکثر این مسیرها در فرآیندهای سلولی مانند رشد، تکثیر و تمایز، هموستازی و مرگ برنامه ریزی شده سلول نقش دارند. این نتایج منجر به شناسایی نشانگرهای زیستی کاندید برای صفت رشد می شود که می تواند گام موثری در تدوین استراتژی برای بهبود فرایند ارزیابی و انتخاب ژنومی گاو باشد.کلید واژگان: بیوانفورماتیک, رشد عضله, مسیرهای بیولوژیکی, اصلاح نژاد گاوToday, exiting of high relationship and overlap between bioinformatics science and molecular biotechnology, can be play important role in genetic improvement of production traits. Growth trait is one of important production traits in animal husbandry, it affected via several biological pathways. Identification of the biological pathways is available using expression gene profiles and genomic information, and can cause of expand systemic idea about of the complicated procedure and better understand. In the study, collected data information about of gene expression in muscle tissue in two group cow 1 month and 24 month, from data base of Array Express. In first step investigated difference between expression genes using ArrayAnalysis, candidate 2732 genes for identifying biological pathway. Analysis of biological pathway conducted by PathVision software. Results of study gene expression in two group show that in two treatments, 503 gene had increasing in expression and 411 gene had decrease in expression. Study morphophonemic of the genes show that the genes play role in 23 biological pathways, most of the pathways play role in cellular process as growth, proliferation, differentiation, homeostasis and death was scheduled. The results can be lead to identification biological markers candidate for growth trait, that is a positive step forward to improve of procedure of cattle genomic evaluation and selection.Keywords: bioinformatics, growth of muscle, biological pathways, cattle breeding
-
سابقه و هدفهدف از پژوهش حاضر بررسی تنوع آللی در ناحیه تنظیمی بالا دست ژن های کالپاین و کالپاستاتین، تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک ژن های مورد نظر و ارتباط آماری واریانت های آللی با صفات وزن بدن و دنبه در گوسفند لری بختیاری بوده است.مواد و روش هاتعداد 150 نمونه خون به طور تصادفی تهیه و DNA با روش نمکی بهینه یافته استخراج شد. سپس جفت آغازگرهای اختصاصی با نرم افزارOligo7 به ترتیب برای تکثیر قطعاتی با اندازه های 245 و 225 جفت بازی از ناحیه بالا دست ژن های کالپاستاتین و کالپاین طراحی شدند. پس از انجام PCR فرآورده های تکثیری حاصل از جایگاه های نشانگری کالپاستاتین و کالپاین به ترتیب در معرض هضم با آنزیم های اندونوکلئاز PstI و HaeIII قرار گرفتند. به دلیل یک شکل بودن نتایج حاصل RFLP، برای ارزیابی دقیق تر توالی های تکثیر شده از تکنیک SSCP استفاده شد. بعد از تعیین ژنوتیپ، از هر الگوی باندی ژن کالپاین یک نمونه مورد توالی یابی قرار گرفت. برای شناسایی موتیف های درگیر در فرآیند تنظیم ژنی و همچنین جهش های موجود در الگوهای باندی مختلف، توالی های به دست آمده با استفاده از نرم افزارهای DNASIS MAX و BioEdit مورد بررسی قرار گرفتند. ارتباط الگوهای باندی مشاهده شده در جایگاه کالپاین با صفات وزن بدن در تولد، 3، 6 و 12 ماهگی و صفات دنبه شامل وزن، محیط بالا و پایین و ارتفاع دنبه در گوسفند لری بختیاری با استفاده از رویه Glimmix نرمافزار SAS (نسخه 1/9) مورد بررسی قرار گرفت.یافته هاسه الگوی باندی مختلف A، B و C در جایگاه کالپاین در نمونه های لری بختیاری به ترتیب با فراوانی های 66، 9 و 25 در صد مشاهده شدند. ناحیه بالادست جایگاه ژنی کالپاستاتین در پژوهش حاضر یک شکل بود. تجزیه و تحلیل آماری وجود ارتباط آماری معنی داری را بین الگوهای باندی در جایگاه نشانگر کالپاین و صفت وزن تولد در گوسفندان لری بختیاری نشان داد (P<0.05). همچنین هم-ترازی توالی های الگوهای باندی مشاهده شده برای جایگاه نشانگر کالپاین در گوسفندان مورد مطالعه وجود شش چند شکلی تک نوکلئوتیدی را در موقعیت های مختلف نشان داد. نتیجه توالی یابی ژن کالپاستاتین رفتار یک شکل بودن الگوهای باندی این ژن را تایید کرد، به طوری که تفاوتی بین توالی های بدست آمده برای این ژن مشاهده نشد. آنالیز مقایسه ای موتیف ها بین توالی های مورد مطالعه نشان داد که تمامی موتیف ها بین الگوهای باندی مشترک بودند به جز موتیف های PEA3_CS و yeast_terminationCS1 که در الگوی باندی C وجود نداشته و موتیف alpha_INF.2 که فقط در الگوی باندی C وجود داشت.نتیجه گیریبا توجه به چند شکل بودن ناحیه تنظیمی بالادست جایگاه کالپاین و معنی دار بودن ارتباط آن با صفت وزن تولد، احتمالا بتوان از این جایگاه نشانگری در برنامه های اصلاح نژادی برای بهبود کیفیت گوشت در گوسفند بهره برد.کلید واژگان: ژن کالپاستاتین, ژن کالپاین, گوسفند لری بختیاری, ناحیه تنظیمی بالادست, بیوانفورماتیکBackground And ObjectiveThe aim of the present study was to investigate allelic diversity in upstream regulatory region of calpastatin and calpain genes, bioinformatics analysis of studied genes and association of allelic variants with body weight and fat-tail traits in Lori-Bakhtiari sheep.Materials And MethodsOne hundred and fifty blood samples were collected randomly and DNA was extracted by modified salting out method. The specific primer pairs were designed using Oligo 7 software for amplification of fragments with lengths of 245 and 225 bp from upstream regulatory region of calpastatin and calpain genes, respectively. After PCR, the amplified products of calpastatin and calpain marker sites were subjected to endonuclease digestion with PstI and HaeIII enzymes, respectively. Due to the monomorphic of RFLP results, the SSCP technique was used for more accurate assessment of amplified fragments. After genotyping, one sample from each banding patterns of calpain gene was sequenced. The obtained sequences were investigated for identification of motifs involved in gene regulation and also mutations in different banding patterns by DNASIS MAX and BioEdit softwares. Association between observed banding patterns and body weight traits at birth, 3, 6 and 12 months of age and weight, upper bound, lower bound and the height of fat-tail was investigated by Glimmix procedure of SAS (version 9.1) software.ResultsThree banding patterns of A, B, and C with frequencies of 66, 9, and 25% were observed in Lori-Bakhtiari samples, respectively. The upstream region of calpastatine gene was monomorph in present study. Statistical analysis showed significant association between banding patterns of calpain marker site and body weight at birth in Lori-Bakhtiari sheep (PConclusionAccording to the polymorphic pattern in upstream regulatory region of calpain locus and its significant association with birth weight, this marker site may be used in breeding programs to improve meat quality in sheep.Keywords: Calpastatin gene, Calpain gene, PCR-RFLP, PCR-SSCP, Lori-Bakhtiari sheep, Upsream regulatory region, Bioinformatics
-
سابقه و هدفشاربن علامتی از جمله بیماری های حاد و موثر بر گاو و گوسفندان جوان است که علائم این بیماری ایجاد میوزیت و مسمومیت است که اغلب کشنده می باشد. عامل این بیماری باکتری کلستریدیوم شووای است که یک باکتری گرم مثبت، میله ای شکل و بی هوازی است و تولید گاز و اسپور می نماید. اسپور این باکتری مقاومت بالایی دارد و می تواند در خاک و غذا سال ها زنده بماند. ابعاد این باکتری 8-3×1-5/0 میکرون است و معمولا به صورت انفرادی، گاهی دیپلو، بندرت استرپتو باسیل مشاهده می گردد. مهمترین آنتی ژن حفاظتی این باکتری فلاژلین نامیده می شود که یک پروتئین سطحی است و در پروتئین فلاژلا قرار دارد. ازآنجا که پروتئین فلاژلین یک فاکتور بیماری زایی است، بنابراین یک آنتی ژن حفاظتی به شمار می آید که در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است و از آن می توان در طراحی واکسن نوترکیب استفاده کرد. هدف اصلی از مطالعه ی حاضر بررسی پروتئین فلاژلین با استفاده از تجزیه و تحلیل های بیوانفورماتیکی و مشخص کردن نواحی اپی توپی مربوط به سلول B و T است.مواد و روش هابا استفاده از نرم افزار های بیوانفورماتیکی پیش بینی کننده ی اپی توپ های سلول B و T و همچنین نرم افزارهای پیش بینی کننده ی ساختار دوم و سوم پروتئین، اپی توپ های نهایی پروتئین فلاژلین بر اساس بالاترین امتیاز و بیشترین تکرار در نرم افزارها تعیین شدند و در نهایت به منظور بررسی بیشتر خواص اپی توپ های انتخاب شده، بررسی هضم آنزیمی و توان آنتی ژنی اپی توپ های نهایی با نرم افزار VaxiJen 2.0 با حد آستانه 8/0 نیز به کمک نرم افزار های تحت وب مربوطه انجام شد.یافته هانتایج بدست آمده در مطالعه حاضر سه اپی توپ در دامنه ی توالی آمینواسیدی 95-107، 311-320، 399-406 برای سلول T و 3 اپی توپ با توالی اسیدآمینه ای 146-156، 246-254، 291- 299 برای سلول B مشخص کرد و نشان داد که توالی آمینو اسیدی 32_ 45 یک اپی توپ مشترک برای سلول ها B و T است. در نهایت تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی ساختار دوم و سوم نشان داد که توالی اسید آمینه ای 32_45 ناحیه ی اپی توپی مشترک در دو گروه سلول های B و T می باشد که 61 درصد این ناحیه شامل حلقه های تصادفی است و در سطح ساختار آنتی ژن فلاژلین قرار دارند.نتیجه گیریاستفاده از توالی اسید آمینه ای اپی توپ های حاصله بخصوص اپی توپ مشترک در سازه های نوترکیب مورد استفاده در واکسن های نسل جدید می تواند علاوه بر حذف خطرات ناشی از آثار سوء واکسن های زنده و تخفیف حدت یافته، سطح بالایی از پاسخ سیستم ایمنی را در بدن میزبان آلوده به باکتری کلستریدیوم شووای به وجود آورد.کلید واژگان: کلستریدیوم شووای, فلاژلین, پیش بینی اپی توپ, بیوانفورماتیکIntroductionBlackleg including a Severe and fatal disease affecting young cattle and sheeps. Symptoms of this disease is poisoning myositis and often fatal. A clostridium chauvoei bacterium which is the agent of this disease is a Gram-positive, road shape, anaerobic bacteria and produce gase and spore. Spores of the bacteria are highly resistant and can survive in the soil and feed. Size of these bacteria is 0.5-1× 3-8 microns and seems usually single, diplo and rarely sterepto basil Basil. Flagella are the major protective antigen that is in the bacteria surface. Since flagellin protein is a virulence factor and a protective antigen, takes lots attentions in recent years and it can be used as recombinant vaccine design. The aim of present study is detection of B and T cell epitope of Flagellin protein using bioinformatics analysis tools.Materials And MethodsUsing bioinformatics prediction of B and T cell epitopes as well as software to predict the secondary and tertiary structure of proteins, the epitopes of protein Flagellin based on the highest score and most frequent were determined. Finally, to further investigate aimed to exploit properties of selected epitopes, test of antigenicity ability and enzyme digestion has been done using VaxiJen 2.0 software with 8.0 threshold value and protein digest software respectively corresponding related server.Results3 epitopes in the range of 95-107, 311-320, 399-406 for T cell epitope and 3 amino acid 146-156, 246-254, 291-299 resediue for B cells resulted. The amino acid sequence 32_45 resediue were in common for both B and T cells reported respectively.ConclusionUsing the amino acid sequence specially the shared epitopes between both B and T cells in subunit recombinant construct in new generation of vaccines, not only can eliminating the risks of adverse effects of attenuated live vaccines but also a high level of immune response on the host body infected with clostridium chauvoei bacterium could be created.Keywords: Clostridium Chauvoei, Flagellin, Epitope prediction, Bioinformatics
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.