تجزیه و تحلیل مولکولی و بیوانفورماتیکی ناحیه تنظیمی بالادستی ژن های لپتین و SIGLEC5 در ارتباط با صفات تولیدی و تولیدمثلی در گاوهای هلشتاین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد ژنتیک و اصلاح دام، دانشکده علوم دامی و شیلات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 استادیار گروه علوم دامی، دانشکده علوم دامی و شیلات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 استاد گروه علوم دامی، دانشکده علوم دامی و شیلات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

هدف از پژوهش حاضر تجزیه و تحلیل مولکولی و بیوانفورماتیکی ناحیه تنظیمی بالادستی ژن­های لپتین و SIGLEC5 در ارتباط با صفات تولیدی و تولیدمثلی در گاو­های هلشتاین استان مازندران بود. بدین منظور تعداد 300 نمونه خون به طور تصادفی تهیه و استخراج DNA انجام شد. سپس دو قطعه 252 و 406 جفت بازی به ترتیب از ناحیه تنظیمی بالادست ژن­های لپتین و SIGLEC5 با PCR تکثیر و تعیین ژنوتیپ­ها با روش SSCP انجام شد. از هر الگوی باندی یک نمونه توالی­یابی شده و بررسی­های بیوانفورماتیک با نرم افزارهای BioEdit و DNASIS MAX انجام شد. جایگاه SIGLEC5 در این پژوهش تک شکل بود، اما در جایگاه لپتین چهار الگوی باندی A، B، C و D به ترتیب با فراوانی­های 25/0، 36/0، 22/0 و 17/0 مشاهده شدند. بررسی آماری نشان داد که چندشکلی­های ژن لپتین با صفت چربی شیر و وضعیت زایش ارتباط معنی­دار دارد (05/0>p )، به طوری که افراد دارای الگوی باندی A بیشترین چربی شیر و افراد دارای الگوی باندی D کمترین چربی شیر را نشان دادند. همچنین افراد دارای الگوی باندی D دارای بهترین وضعیت زایش (طبیعی) بودند (05/0>p ). بررسی­های بیوانفورماتیکی به ترتیب وجود 14 و نه موتیف را در ژن­های SIGLEC5 و لپتین نشان دادند. لذا، بر اساس نتایج این پژوهش، استفاده از ژن لپتین برای بهبود صفات تولیدی و تولیدمثلی پیشنهاد می­شود. علاوه بر آن، انجام مطالعات تکمیلی روی سایر نواحی ژن SIGLEC5 در ارتباط با صفات تولیدمثلی و تولیدی در گاو هلشتاین اکیداً توصیه می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Molecular and bioinformatics analysis of regulatory upstream region of leptin and SIGLEC5 genes in association with production and reproduction traits in Holstein cattle

نویسندگان [English]

  • M. Hoseinpour Kol-Mahaleh 1
  • A. Farhadi 2
  • Gh. Rahimi Mianji 3
  • M. Gholizadeh 2
1 MSc. Graduated in Animal Breeding and Genetics, Faculty of Animal Science and Fisheries, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
2 Assistant Professor, Department of Animal Sciences, Faculty of Animal Science and Fisheries, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
3 Professor, Department of Animal Sciences, Faculty of Animal Science and Fisheries, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

The aim of this study was the molecular and bioinformatics analysis of regulatory upstream region of leptin and SIGLEC5 genes in association with production and reproduction traits in Holstein cattle. For this purpose, 300 blood samples were collected randomly and DNA was extracted. Two fragments of 251 and 406 bp from regulatory upstream regions of leptin and SIGLEC5 genes were amplified by PCR and genotyping was done by SSCP method. One sample from each banding pattern was sequenced and bioinformatics analysis were done by BioEdit and DNASIS MAX softwares. The SIGLEC5 locus was monomorphic, whereas, four banding patterns of A, B, C and D with frequencies of 0.25, 0.36, 0.22 and 0.17 were observed in leptin locus, respectively. Statistical analysis showed that leptin gene polymorphism was significantly (p < /em><0.05) associated with milk lipid and status of parturition, so that cows with banding pattern A had the highest milk fat and cows with banding pattern D showed lowest milk fat. Also, cows with banding pattern D had the best status of parturition (easy birth) (p < /em><0.05). The bioinformatics analysis showed 14 and nine motifs in SIGLEC5 and leptin genes, respectively. Therefore, according to the results of this study, leptin gene can be suggested to improve production and reproduction traits. In addition, complementary studies on other regions of SIGLEC5 gene to find relations between production and reproduction traits in Holstein cattle are highly recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Production
  • Reproduction
  • Holstein cattle
  • Leptin
  • SIGLEC5

مراجع

Angata T., Margulies E. H., Green E. D. and Varki A. 2004. Large-scale sequencing of the CD33-related Siglec gene cluster in five mammalian species reveals rapid evolution by multiple mechanisms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101(36): 13251-13256.
Avril T., Freeman S. D., Attrill H., Clarke R. G. and Crocker P. R. 2005. Siglec-5 (CD170) can mediate inhibitory signaling in the absence of immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif phosphorylation. Journal of Biological Chemistry, 280(20): 19843-19851.
Clempson A. M., Pollott G. E., Brickell J. S., Bourne N. E., Munce N. and Wathes D. C. 2011. Evidence that leptin genotype is associated with fertility, growth, and milk production in Holstein cows. Journal of Dairy Science, 94(7): 3618-3628.
Cole J. B., VanRaden P. M., O’Connell J. R., Van Tassell C. P., Sonstegard T. S., Schnabel R. D. and Wiggans G. R. 2009. Distribution and location of genetic effects for dairy traits. Journal of Dairy Science, 92(6): 2931-2946.‏
Connolly N. P., Jones M. and Watt S. M. 2002. Human Siglec‐5: tissue distribution, novel isoforms and domain specificities for sialic acid‐dependent ligand interactions. British Journal of Hematology, 119(1): 221-238.‏
Crocker P. R., Paulson J. C. and Varki A. 2007. Siglecs and their roles in the immune system. Nature Reviews Immunology, 7(4): 255-266.
D’haeseleer P. 2006. What are DNA sequence motifs? Nature Biotechnology, 24:423-425.
Elmac C., Sahin S. and Oner Y. 2013. Distribution of different alleles of aromatase cytochrome P450 (CYP19) and melatonin receptor 1A (MTRN1A) genes among native Turkish sheep breeds. Journal of the Faculty of Veterinary Medicine, 19: 929-933.
Hinuy H. M., Hirata M. H., Forti N., Diament J., Sampaio M. F., Armaganijan D. and Hirata R. D. 2008. Leptin G-2548A promoter polymorphism is associated with increased plasma leptin and BMI in Brazilian women. Arquivos Brasileiros de Endocrinologia and Metabologia, 52(4): 611-616.
Lawlor T. J., VanRaden P.M., Null D., Levisee J. and Dorhorst B. 2014. Using haplotypes to unravel the inheritance of Holstein coat color. Proceeding of the 10th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production.
Leblanc S. J. 2013. Is a high level of milk production compatible with good reproductive performance in dairy cows? Animal Frontiers, 3 (4): 84-91.
Magni P., Motta M. and Martini L. 2000. Leptin: a possible link between food intake, energy expenditure, and reproductive function. Regulatory Peptides, 92(1): 51-56.
Mason M. M., He Y., Chen H., Quon M. J. and Reitman M. 1998. Regulation of Leptin Promoter Function by Sp1, C/EBP, and a Novel Factor 1. Endocrinology, 139(3): 1013-1022.
Melzner I., Scott V., Dorsch K., Fischer P., Wabitsch M., Brüderlein S. and Möller P. 2002. Leptin gene expression in human preadipocytes is switched on by maturation-induced demethylation of distinct CpGs in its proximal promoter. Journal of Biological Chemistry, 277(47): 45420-45427.
Miller S. G., De Vos P., Guerre-Millo M., Wong K., Hermann T., Staels B. and Auwerx J. 1996. The adipocyte specific transcription factor C/EBPalpha modulates human ob gene expression. Proceedings of the National Academy of Sciences, 93(11): 5507-5511.
Mounzih K., Qiu J., Ewart-Toland A. and Chehab F. F. 1998. Leptin is not necessary for gestation and parturition but regulates maternal nutrition via a leptin resistance state. Endocrinology, 139(12): 5259-5262.‏‏‏
Moussavi A. H., Ahouei M., Nassiry M. R. and Javadmanesh A. 2006. Association of leptin polymorphism with production, reproduction and plasma glucose level in Iranian Holstein Cows. Asian Australasian Journal of Animal Sciences, 19(5): 627-631.‏
Muller M. P., Rothammer S., Seichter D., Russ I., Hinrichs D., Tetens J., Thaller G. and Medugorac I. 2017. Genome-wide mapping of 10 calving and fertility traits in Holstein dairy cattle with special regard to chromosome 18. Journal of Dairy Science, 100(3): 1987-2006.
Patel N., Brinkman-Van der Linden E. C., Altmann S. W., Gish K., Balasubramanian S., Timans J. C. and Kastelein R. A. 1999. OB-BP1/Siglec-6 a leptin-and sialic acid-binding protein of the immunoglobulin superfamily. Journal of Biological Chemistry, 274(32): 22729-22738.‏
Shin S. C. and Chung E. R. 2007. Association of SNP marker in the leptin gene with carcass and meat quality traits in Korean cattle. Asian Australasian Journal of Animal Sciences, 20(1): 1-6.
Varki A. 2009. Natural ligands for CD33-related Siglecs? Glycobiology, 19(8): 810-812.           ‏
Yoon D. H., Cho B. H., Park B. L., Choi Y. H., Cheong H. S. and Lee H. K. 2005. Highly Polymorphic Bovine Leptin Gene. Asian Australasian Journal of Animal Sciences, 18(11): 1548-1551.
Zhang Y., Proenca R., Maffei M., Barone M., Leopold L. and Friedman J. M. 1994. Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue. Nature, 372(6505): 425-432.‏
تحقیقات تولیدات دامی
دوره 8، شماره 3
آذر 1398
صفحه 73-85

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار