شناسایی مسیرهای سیگنال دهی موثر در تولید شیر گاو با استفاده از داده های ریزRNA

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.

به 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.

نتایج 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.

ژن 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.