بازسازي شبكه ي تنظيمي بيان ژن هاي درگير در بيماري يون در گاوهاي شيري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

علوم دامي

دكتري

بيماري يون عفونتي مزمن در نشخواركنندگان و بويژه در پرورش گاوهاي شيري است كه زيان هاي اقتصادي سنگيني را در اين صنعت در سطح جهان به دنبال دارد. بدليل طبيعت پيچيده اين بيماري، فرآيندي كه طي آن اين عفونت ايجاد شده و گسترش مي¬يابد به روشني مشخص نيست. هدف از اين تحقيق دستيابي به ديدگاه¬هاي زيستي عميق¬تري در رابطه با مكانيسم¬هاي مولكولي دخيل در بيماري يون با استفاده از روش زيست سامانه¬ها يا Systems Biology بود. در اين مطالعه و براي اوّلين بار بطور همزمان از lncRNAs، TFsو mRNAs براي ساخت شبكه تنظيمي ژني ادغام شده درگير در بيماري يون استفاده شد. آناليز داده¬هاي RNA-Seq بر روي دو مجموعه از داده¬هاي مربوط به بيماري يون انجام شد. سپس ماتريس¬هاي بيان ژن حاصل از اين آناليز براي ساخت شبكه¬هاي هم¬بيان با استفاده از آناليز شبكه هم¬بيان ژني وزن¬دار (WGCNA) مورد استفاده قرار گرفت. بعد از كشف ماژول¬هاي هم¬بيان با استفاده از روش WGCNA، آناليز حفاظت-شدگي بر روي ماژول¬هاي حاصل انجام شد و به دنبال آن آناليز غني¬سازي عملكردي براي شناسايي عبارات هستي¬شناسي ژن¬ها در هريك از ماژول¬ها صورت گرفت. ماژول¬هاي غيرحفاظت¬شده بدليل داشتن الگوي اتصال متفاوت در نمونه¬هاي نرمال نسبت به نمونه¬هاي بيمار به احتمال زياد داراي ژن¬هاي مؤثر در بيماري يون هستند. بنابراين ژن¬هاي هاب، هاب-هاب، TFs، lncRNAs و اهداف سيس و ترانس آ¬ن¬ها در ماژول¬هاي غيرحفاظت شده شناسايي و شبكه¬هاي ادغام شده lncRNA-mRNA-TF در اين ماژول¬ها تشكيل شدند. در مجموعه داده اوّل، 21 ماژول از 47 ماژول غيرحفاظت شده فرآيندهاي زيستي معني¬دار مرتبط با سيستم ايمني و بيماري يون را نشان دادند. از ميان آن¬ها ماژول¬هاي green، royalblue، purple، darkturquoise و white كه از نظر عبارات زيستي غني¬شده و ژن¬هاي هاب و هاب-هاب بيشترين ارتباط را با بيماري يون داشتند، مرتبط¬ترين ماژول¬ها در نظر گرفته شدند. تعدادي از مسيرهاي مرتبط با اين بيماري در ميان اين ماژول¬ها شامل «تمايز سلول¬هاي T»، «تنظيم مثبت مسير پيام¬رساني با واسطه سايتوكين¬ها»، «فعال¬سازي نوتروفيل¬ها» و «دفاع ايمني» بودند. بعلاوه، تعدادي از ژن¬هاي شناسايي شده در اين ماژول¬ها شامل APLP2، VDR، SLC11A1، MAPK8IP1، TLR4، CORO1A، IRF1 و BLA-DQB بطور بالقوه¬اي با پاتوژنز بيماري يون مرتبط بودند. در مجموعه داده دوّم، 6 ماژول از 15 ماژول غيرحفاظت شده فرآيندهاي زيستي مرتبط با بيماري يون را نشان دادند. ماژول brown با بيشترين تعداد عبارات معني¬دار مرتبط و نيز ژن¬هاي هاب و هاب-هاب دخيل در بيماري به عنوان مهمترين ماژول معرفي گرديد. از جمله فرآيندهاي زيستي مرتبط با بيماري يون در اين ماژول مي¬توان به «مسير پيام¬رساني با واسطه سايتوكين¬ها»، «پاسخ التهابي»، «تنظيم مثبت فرآيند آپوپتوزي يا مرگ ناخواسته»، «تنظيم توليد اينترفرون گاما» و «ترشح سايتوكين¬ها» اشاره كرد. ژن¬هاي TRAF1، IRF1، PRDM1، PTPRC، ZBTB37 و GNB5 از جمله ژن¬هاي اين ماژول بودند كه بطور بالقوه¬اي در بروز بيماري يون مؤثر هستند. علاوه بر اين، در اين مطالعه براي اوّلين بار روال يا پايپ¬لايني براي بررسي تكرارپذيري ماژول¬هاي يك مجموعه داده در مجموعه داده ديگر ارائه گرديد. با استفاده از اين روش ماژول¬هاي مورد توافق غيرحفاظت شده در دو مجموعه داده مورد بررسي شناسايي و تأييد شدند. از 21 ماژول مورد توافق غيرحفاظت شده، 8 ماژول داراي فرآيندهاي زيستي معني¬دار مرتبط با بيماري يون بودند. ماژول sienna3 به عنوان مهمترين ماژول مورد توافق غيرحفاظت شده در فرآيندهاي زيستي مانند «مسير پيام¬رساني با واسطه سايتوكين¬ها»، «پاسخ التهابي»، «پاسخ به اينترلوكين 1»، «پاسخ به اينترفرون گاما» و «تنظيم تكثير سلول B» غني¬سازي گرديد. از ژن¬هاي اين ماژول كه به احتمال زياد در فرآيند بيماريزايي يا پاتوژنز بيماري يون نقش دارند مي¬توان به BLA-DQB ، TLR2، ADIPOR1، TREM1، NFKB1 و IRF1 اشاره كرد. در مجموع اين مطالعه توانست دانش ما را از مكانيسم¬هاي مولكولي دخيل در بيماري يون افزايش دهد، ژن¬هاي هاب و هاب-هاب شناسايي شده در اين تحقيق مي¬توانند به عنوان اهداف تشخيصي در برنامه¬هاي اصلاح نژادي بكار گرفته شوند و نيز پايپ لاين ارائه شده در اين تحقيق، محققين را قادر مي¬سازد تا نتايج معتبرتري از چنين داده¬هاي بيولوژيكي بدست بياورند.

214246

اصلاح نژاد دام

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان

فريبا دهقانيان

سعيد انصاري مهياري، ابوذر سورني، مصطفي قادري زفره اي

عباس پاكدل