بررسي چندشكلي ژن‌هاي GDF9 و BMP15 در گوسفند مهربان براي يافتن جهش‌هاي تأثيرگذار روي پروتيئن

بهره­گيري از ژن­هاي عمده­ باروري از قبيل GDF9 و BMP15 به بهبود صفات توليدمثلي در برنامه­هاي اصلاح نژادي گوسفند كمك شاياني خواهد نمود. به منظور ارزيابي جهش­هاي نقطه­اي بر روي عملكرد پروتئين، چندشكلي ژن­هاي GDF9 و BMP15 بر روي 12 گوسفند مهربان به وسيله توالي يابي DNA و مدل­سازي ساختار پروتئين بررسي شد. تعداد شش چندشكلي تك نوكلئوتيدي شناخته شده به عنوان جهش­هاي FecG (G1G6) در اگزون شماره 1 و 2 ژن GDF9 يافت شد. از ميان چندشكلي­هاي يافت شده، جهش G1 (GDF9 exon1 g.2118 G>A)، G1 (GDF9 exon1 g.2118 G>A) و G6 (GDF9 exon 2 g.3974 G>A) ، جايگزيني اسيد­آمينه را در ساختار پروتئين نشان داده­اند. هيچ چندشكلي در اگزون 1 و 2 ژن BMP15 يافت نشد. بر اساس چندشكلي­هاي شناسايي شده، افراد به سه دسته هاپلوتايپي از قبيل هاپلوتايپ وحشي (بدون جهش)، هاپلوتايپ A (جهش­هاي همزمان G1، G2، G3 و G4) و هاپلوتايپ B (جهش­هاي همزمان G5 و G6) تقسيم­بندي شدند. ساختار سه بُعدي پروتئين GDF9 در هاپلوتايپ A و B به ترتيب يك چرخش 90 و 45 درجه­اي را نسبت به هاپلوتايپ نوع وحشي نشان داد. واريانتهاي G1/p.Arg87His، G4/p.Glu241Lysو G6/p.Val332Ile بر روي پروتئين بي­تأثير بودند. در حاليكه دو جهشG7/p.Val371Met  وG8/p.Ser315Phe به احتمال زياد تأثيرات مخرب بر روي پروتئين داشتند. بر اساس آناليز درخت تكامل ژن GDF9، افراد هاپلوتايپ A و B به ترتيب به ارزش خود راه اندازي 63 و 76 از هاپلوتايپ نوع وحشي فاصله داشتند. در نتيجه، پروتين GDF9 در افراد هاپلوتايپ نوع A و B به دليل اثرات سينرژيسم جهش­هاي همزمان عملكرد بالاتري را نسبت به افراد هاپلوتايپ نوع وحشي نشان مي­دهد. اين نوع جهش­ها با تأثير بر روي مارپيچ و چرخش­هاي پروتئين GDF9 در نواحي حفاظتي، منجر به اندركنش فيزيكي پروتئين GDF9 با پروتئين­هاي فاكتور تبديل كننده رشد بتا (TGFβ) مي­شوند.

Utilization of fecundity genes such as GDF9 and BMP15 can help improve reproductive traits in sheep breeding programme. To evaluate effects of missense mutations on protein function, the polymorphisms of GDF9 and BMP15 genes were screened in twelve mehraban sheep using DNA sequencing, followed by protein structure modeling. Six single nucleotide polymorphism (SNPs) known as FecG mutations (G1-G6), were detected in exons 1 and 2 of GDF9 gene. Mutations of G1 (GDF9 exon 1 g.2118 G>A), G4 (GDF9 exon 2 g.3451 T>C) and G6 (GDF9 exon 2 g.3974 G>A) have shown amino acid substitution. None polymorphism was detected in exon 1 and exon 2 of BMP15 gene. Based on identified polymorphisms, individuals were classified into three haplotypes of wild haplotype (without mutation), haplotype A (simultaneous mutations of G1, G2, G3 and G4) and haplotype B (simultaneous mutations of G5 and G6). The 3D-structure of GDF9 protein in A and B haplotypes was rotated 90° and 45° than wild haplotype, respectively. The missenses G1/p.Arg87His, G4/p.Glu241Lys and G6/p.Val332Ile variants were benign. However both the missenses of G7/p.Val371Met and G8/p.Ser315Phe were probably damaging. Phylogenetic tree of GDF9 gene revealed that individuals with A and B haplotypes were distinct from wild haplotypes with bootstrapping values of 63 and 76, respectively. In conclusion, GDF9 protein in A and B haplotypes showed a higher performance than wild haplotype due to synergism effects of simultaneous mutations. These types of mutations with effect on turn and helix of GDF9 conservative regions showed physical and functional interaction with TGFβ proteins.