پديد آورندگان :
ﺑﺨﺸﻌﻠﯽ زاده، ﺳﻤﯿﻪ داﻧﺸﮕﺎه ﻓﺮدوﺳﯽ ﻣﺸﻬﺪ - داﻧﺸﮑﺪه ﮐﺸﺎورزي - ﮔﺮوه ﻋﻠﻮم داﻣﯽ , زره داران، ﺳﻌﯿﺪ داﻧﺸﮕﺎه ﻓﺮدوﺳﯽ ﻣﺸﻬﺪ - داﻧﺸﮑﺪه ﮐﺸﺎورزي - ﮔﺮوه ﻋﻠﻮم داﻣﯽ , ﺟﻮادﻣﻨﺶ، ﻋﻠﯽ داﻧﺸﮕﺎه ﻓﺮدوﺳﯽ ﻣﺸﻬﺪ - داﻧﺸﮑﺪه ﮐﺸﺎورزي - ﮔﺮوه ﻋﻠﻮم داﻣﯽ
كليدواژه :
اﻣﺘﯿﺎزدﻫﯽ ﺳﻠﻮلﻫﺎي ﺑﺪﻧﯽ , ﻓﺮاﺗﺤﻠﯿﻞ , ﮔﺎوﻫﺎي ﺷﯿﺮي , ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﭘﻮﯾﺶ ژﻧﻮﻣﯽ
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: ورم‌پستان يك بيماري التهابي در گاوهاي شيري است كه در پاسخ به قرار گرفتن در محيطي با عوامل عفوني رُخ مي‌دهد. اين بيماري التهابي، خسارات اقتصادي فراواني را بر صنعت گاو شيري وارد مي‌كند. در دهه‌هاي اخير، از امتيازدهي سلول‌هاي بدني به عنوان روشي غيرمستقيم براي كنترل ورم‌پستان استفاده شده است. مقاومت در برابر بيماري‌هاي عفونت‌زا به صورت توانايي پاسخ ايمني حيوان در جلوگيري از تكثير عوامل بيماري‌زا پس از ايجاد عفونت تعريف مي‌شود. مطالعات نشان داده‌اند كه حيوانات، توانايي ژنتيكي متفاوتي براي ايجاد پاسخ ايمني در برابر بيماري ورم‌پستان دارند. مقاومت ژنتيكي به ورم‌پستان شامل سازوكارهاي بيولوژيكي به هم پيوسته‌اي است كه در نتيجه تفاوت‌هاي موجود در پاسخ به ورم‌پستان ايجاد مي‌شود و سطوح مختلف پاسخ ايمني را فعّال و تنظيم مي‌كند. درك بهتر سيستم ايمني بدن و مسيرهاي متابوليكي درگير در پاسخ به عوامل مختلف بيماري‌زا ممكن است به عنوان روشي مكمل براي كنترل بيماري استفاده شود. تحقيقات متعدّدي سازوكارهاي ژنتيكي مؤثّر بر امتيازدهي سلول‌هاي سوماتيك را در گاوهاي شيري مورد بررسي و ارزيابي قرار داده‌اند. بسياري از ژن‌هاي كانديداي مؤثّر بر امتيازدهي سلول‌هاي سوماتيك معرفي شده است، امّا هنوز روابط پيچيده‌ي بين ژن‌ها و مسيرهاي مؤثّر بر آن به طور كامل مشخّص نشده است. هدف اصلي اين تحقيق، يكپارچه‌سازي و فراتحليل نتايج حاصل از تحقيقات اخير در زمينه مطالعات پويش ژنومي به منظور دست‌يابي به مجموعه‌اي از ژن-هاي مهم و مسيرهاي غني‌شده در ارتباط با بيماري ورم‌پستان مي‌باشد.
مواد و روش‌ها: جستجو براي مجموعه مطالعات پويش ژنومي در گوگل اسكولار با استفاده از كليد واژه‌هاي گاوهاي شيري، مطالعات پويش ژنومي و امتيازدهي سلول‌هاي بدني انجام شد. مجموعه ژن‌هاي حاصل در جمعيّت‌هاي مختلفي از نژادهاي گاوهاي شيري (نژاد هلشتاين و فريزين و گاوهاي قرمز رنگ) در 11 مطالعه مستقل از سال 2011 تا 2019 در دسترس بود. تعداد 218 ژن از مطالعات قبلي مطالعات پويش ژنومي، مورد بررسي قرار گرفت. با استفاده از نمودار ون، تعداد ژن‌هاي مشترك در گاوهاي شيري مورد بررسي قرار گرفت. سپس، تمامي ژن‌هاي قابل دسترس با استفاده از روش فراتحليل با هم تركيب و ارزيابي شدند. براي تجزيه و تحليل هستي‌شناسي ژن‌ها و مسيرهاي KEGG از پلاگين ClueGO v2.5.4 و براي تجسّم ژن‌ها و تعاملات پروتئين - پروتئين از پلاگين CluePedia v1.5.4 در نرم‌افزار Cytoscape v3.7.2 استفاده شد.يافته‌ها: نتايج اين مطالعه نشان داد كه ژن‌هاي U6، DCK و NPFFR2 به عنوان اصلي‌ترين ژن‌هاي كانديدا، نقش مهمي در مقابله با عفونت و عوامل بيماري‌زا در بروز بيماري ورم‌پستان دارند. فرآيندهاي بيولوژيكي، اجزاي سلولي، عملكرد مولكولي و مسيرهاي مرتبط مورد شناسايي قرار گرفت. مهمترين مسيرهاي فرآيند بيولوژيكي، اجزاي سلولي و عملكرد مولكولي به ترتيب رشد سلولي مزانشيمي (4e-92/3P=)، غشاي پلاسمايي آپيكال (3e-83/2P=) و املاح: فعاليّت همزمان كاتيوني (4e-71/3P=) بودند. نتيجه‌گيري: در مجموع، نتايج اين پژوهش نشان داد كه فراتحليل مبتني بر تركيب مطالعات مستقل، مهمترين ژن‌هاي كانديدا و مسيرهاي مقابله با ورم‌پستان را آشكار مي‌نمايد. اين اطلاعات پايه‌هاي محكمي را براي توسعه درمان‌هاي جديد ورم‌پستان فراهم مي-كند. بنابراين، شناسايي ژن‌هاي مهم و غني‌سازي عبارات هستي‌شناسي ژن‌ها (با توان و صحّت بالا) مي‌تواند نقش مؤثّري در ارزيابي ژنومي و طراحي برنامه‌هاي اصلاح‌نژادي با هدف كنترل ورم‌پستان در گاوهاي شيري داشته باشد
چكيده لاتين :
Mastitis is an inflammatory disease in dairy cows that occurs in response to infectious factors. This inflammatory disease have a high negative economic impact on dairy industry. In recent decades, somatic cell score has been used as an indirect method to control mastitis. Resistance to infection disease may be defined as the ability of an animal to have an immune response to prevent the spread of pathogens after infection. Previous studies showed that animals differ in their genetic ability for immune competence. Genetic resistance to mastitis involves interconnected biological mechanisms that result from differences in the response to mastitis that activate and regulate different levels of the immune response. A better understanding of the immune system and the metabolic pathways involved in responding to various pathogens may be used as a complementary approach to control of the disease. Several studies have been evaluated genetic mechanisms affecting somatic cells score in dairy cows. Many candidate genes affecting somatic cells score has been introduced. But the complex relationships between genes and pathways that affect them have not been fully identified yet. The main purpose of this study is to integrate the results of recent genome-wide association studies on somatic cells score using meta-analysis to obtain a set of important genes and pathways.
Materials and methods: In this study, a search for the genome-wide association studies dataset in Google Scholar was performed using the keywords Dairy cows, Genome wide association studies, and Somatic cells score. Gene sets were available in different populations of dairy cow breeds (Holstein and Friesian breeds and red cows) in 11 independent studies from 2011 to 2019. 218 candidate genes for somatic cells score were found from genome-wide association studies. The number of common genes in dairy cows was examined using Venn diagram. Then, all available genes were combined and evaluated using meta-analysis. The ClueGO v2.5.4 plugin were used to conduct gene ontology analysis and KEGG pathways. The CluePedia v1.5.4 plugin in Cytoscape v3.7.2 were used to visualize genes and protein-protein interactions.
Results: The results showed that U6, DCK, and NPFFR2 genes as the key candidate genes have an important role in combating infection and pathogens in the development of mastitis. Some biological processes, cellular components, molecular functions, and related pathways were identified. The most important biological process, cellular components and molecular function pathways were mesenchymal cell development (P=3.92e-04), apical plasma membrane (P=2.83e-03), and solute: cation symporter activity (P=3.71e-04), respectively.
Conclusion: Generally, the results of this study showed that meta-analysis based on a large number of original data revealed the most important candidate genes involved in the fight against mastitis pathways, this information provides a solid foundation for the development of new treatments for mastitis. Therefore, identification of important genes and gene ontology term enrichment (with high power and accuracy) can play an effective role in genomic evaluation and design of breeding programs aimed at controlling mastitis in dairy cows.
