شناسایی و آنالیز ژن‌های کلیدی و مسیرهای سیگنالدهی دخیل در قطر پشم گوسفند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران.

2 دانشجوی دکتری گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران.

چکیده

پشم گوسفند یک ماده خام بسیار مهم برای صنعت نساجی است. از آنجایی که قطر الیاف یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های اقتصادی پشم گوسفند است، شناسایی ژن‌های تنظیم‌کننده این ویژگی فرصتی را برای افزایش بهره‌وری و بهبود کیفیت و تنوع محصول ارائه می‌دهد. پژوهش‌های مختلفی صورت گرفته و ژن‌های مختلفی در رابطه با الیاف تولیدی شناسایی شده است. هر ژن ممکن است در مسیرهای زیستی مختلفی دخیل باشد که شناسایی این مسیرهای زیستی و ژن‌ها تشکیل دهنده آن دیدگاه وسیع‌تر و فهم کامل‌تری در مورد مکانیسم ژنتیکی پیچیده صفات تولیدی ایجاد می کند که می‌تواند از طریق شناسایی نشانگرهای زیستی برای صفات تولیدی قدم مفیدی در جهت بهبود اصلاح نژاد باشد. داده‌های مورد استفاده در این پژوهش از پایگاه داده‌ای GEO با شماره دسترسی GSE85844 دانلود شدند و به منظور سنجش کیفیت و یک دست بودن مورد بررسی قرار گرفتند. جهت شناسایی ژن‌ها با بیان متفاوت حد آستانه‌ای در نظر گرفته شده که شامل P-value و Fold Change می‌باشد. جهت ترسیم شبکه و آنالیز هستی‌شناسی از نرم‌افزارString و آنالیز شبکه از نرم‌افزار Cytoscape افزونه cytoHubba استفاده شد. در مجموع 702 ژن با بیان متفاوت شناسایی شد که در 37 مسیربیولوژیکی مرتبط با تولید فولیکول‌های پشم دخیل هستند. نتایج آنالیز شبکه 11 ژن بزرگ اثر را شناسایی کرد که بر رشد و قطر پشم تاثیر دارند. این نتایج منابع ارزشمندی را برای افزایش کیفیت و تولید پشم گوسفند فراهم می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ansari, H. R., Ebadi, Z., Moradi, S., Baghershan, H. R., Ameli, S. H. (2021). Determaination of hair follicle characteristics, density and activity of Iranian cashmere goat breeds. Small Ruminant Research, 95(2-3): 128-132.
Bai, W. L., Yin, R. H., Yin, R. L., Jiang, W. Q., Wang, J. J., Wang, Z. Y. and He, J. B. (2014). Selection and validation of suitable reference genes in skin tissue of Liaoning cashmere goat during hair follicle cycle. Livestock Science161: 28-35.
Bertolini, M., McElwee, K., Gilhar, A., Bulfone‐Paus, S. and Paus, R. (2020). Hair follicle immune privilege and its collapse in alopecia areata. Experimental dermatology29(8): 703-725.
Bindinost, F. (2008). Wool quantitative trait loci in Merino sheep. Small Rumin Research: 74, 113-118.
Botchkarey, V. a., Botchkareva, N. V., Roth, W., Nakamura, M., Chen, L. H., Herzog, W. (1999). Noggin is a mesenchymally derived stimulator of hair-follicle induction. Nature Cell Biology, 1(3): 158-164.
Chen, J., Fan, Z. X., Zhu, D. C., Guo, Y. L., Ye, K., Dai, D. and Qu, Q. (2021). Emerging Role of Dermal White Adipose Tissue in Modulating Hair Follicle Development During Aging. Frontiers in Cell and Developmental Biology9.
Choi, N., Shin, S., Song, S. U. and Sung, J. H. (2018). Minoxidil promotes hair growth through stimulation of growth factor release from adipose-derived stem cells. International journal of molecular sciences19(3): 691.
Colditz, I. G., WALKDEN‐BROWN, S. W., Daly, B. L. and Crook, B. J. (2005). Some physiological responses associated with reduced wool growth during blowfly strike in Merino sheep. Australian veterinary journal. 83(11): 695-699.
Ebrahimi, F., Gholizadeh, M., Rahimi-Mianji, G. and Farhadi, A. (2017). Detection of QTL for greasy fleece weight in sheep using a 50 K singl nucleotide polymorphism chip. Tropical Animal Health and Production. 49: 1657-1662.
Han, F., Li, J., Zhao, R., Liu, L., Li, L., Li, Q. and Liu, N. (2021). Identification and co-expression analysis of long noncoding RNAs and mRNAs involved in the deposition of intramuscular fat in Aohan fine-wool sheep. BMC genomics22(1): 1-14.
Hanford, K. J., Van Vleck, L. D. and Snowder, G. D. (2002). Estimates of genetic parameters and genetic change for reproduction, weight and wool characteristics of Columbia sheep. Journal of Animal Science. 80: 3086-3098.
He, J., Huang, X., Zhao, B., Liu, G., Tian, Y., Zhang, G. and Tian, K. (2022). Integrated analysis of miRNAs and mRNA profiling reveals the potential roles of miRNAs in sheep hair follicle development. BMC Genomics23(1): 1-16.
Johnston, S. E., McEwan, J., Pickering, N. K., Kijas, J. W., Beraldi, D., Pilkington, J. G., Pemberton, J. M. and Slate, J. (2011). Genome‐wide association mapping identifies the genetic basis of discrete and quantitative variation in sexual weaponry in a wild sheep population. Molecular Ecology. 20(12): 2555-2566.
Kijas, J. W., Townley, D., Dalrymple, B. P., Heaton, M. P., Maddox, J. F., McGrath, A., Wilson, P., Ingersoll, R. G., McCulloch, R. and McWilliam, S. (2009). A genome wide survey of SNP variation reveals the genetic structure of sheep breeds. PloS one: 4(3), e4668.
Kwack, M. H., Ahn, J. S., Kim, M. K., Kim, J. C. and Sung, Y. K. (2012). Dihydrotestosterone-inducible IL-6 inhibits elongation of human hair shafts by suppressing matrix cell proliferation and promotes regression of hair follicles in mice. Journal of Investigative Dermatology132(1): 43-49.
Li, X., Liu, Z., Ye, S., Liu, Y., Chen, Q., Guan, W. and Zhao, Q. (2021). Integrated Analysis of lncRNA and mRNA Reveals Novel Insights into Wool Bending in Zhongwei Goat. Animals11(11), 3326.
Liu, B., F. Gao, J. Guo, D. Wu, B. Hao, Y. and C. (2016). A microarray-based analysis reveals that a short photoperiod promotes hair growth in the Arbas Cashmere goat. PloS One: 11 (1), e0147124–e0147124.
Lv, X., Chen, W., Sun, W., Hussain, Z., Wang, S. (2020). Analysis of incRNAs expression profiles in hair follicle of hu sheep lambskin. Animals, 10(6): 1035.
McGrice, H. A. (2010). Molecular characterisation of primary wool follicle initiation in Merino sheep (Doctoral dissertation).
Mescher, A. L. (2017). Macrophages and fibroblasts during inflammation and tissue repair in models of organ regeneration. Regeneration4(2), 39-53.
Nie, Y., Li, S., Zheng, X., Chen, W., Li, X., Liu, Z. and Mou, C. (2018). Transcriptome reveals long non-coding RNAs and mRNAs involved in primary wool follicle induction in carpet sheep fetal skin. Frontiers in Physiology9, 446.
Nixon, A. J., Ford, C. A., Wildermoth, J. E., Craven, A. J., Ashby, M. G. and Pearson, A. J. (2002). Regulation of prolactin receptor expression in ovine skin in relation to circulating prolactin and wool follicle growth status. Journal of Endocrinology172(3), 605-614.
Ozeki, M. and Tabata, Y. (2003). In vivo promoted growth of mice hair follicles by the controlled release of growth factors. Biomaterials: 24 (13), 2387–2394.
Ozturk, O. A., Pakula, H., Chmielowiec, J., Qi, J., Stein, S., Lan, L. (2015). Gab1 and Mapk signaling are essential in the hair cycle and hair follicle stem cell quiescence. Cell reports13(3), 561-572.
Park, J. M., Jun, M. S., Kim, J. A., Mali, N. M., Hsi, T. C., Cho, A. and Oh, J. W. (2022). Restoration of Immune Privilege in Human Dermal Papillae Controlling Epithelial-Mesenchymal Interactions in Hair Formation. Tissue Engineering and Regenerative Medicine19(1), 105-116.
Purvis, I. W. and Franklin, I. R. (2005). Major genes and QTL influencing wool production and quality: arewiew Genetics Selection Evolution: 37, s97-107.
Qabar, A., Nelson, M. and Guzman, J. (2005) Modulation of sulfur mustard induced cell death in human epidermal keratinocytes using IL-10 and TNF-alpha. Journal Biochem Molecular Toxicol: 19, 213-25.
Safari, E., Fogarty, N. M. and Gilmour, A. R. (2005). A review of genetic parameter estimates for wool growth meat and reproduction traits in sheep. Livestock production science: 92(3), 271-289.
Silver, M. and Montana, G. (2012). Fast identification of biological pathways associated with a quantitative trait using group lasso with overlaps. Statistical applications in genetics and molecular biology: 11(1).
Su, R., Fan, Y., Qiao, X., Li, X., Zhang, L., Li, C. and Li, J. (2018). Transcriptomic analysis reveals critical genes for the hair follicle of Inner Mongolia cashmere goat from catagen to telogen. PLoS One13(10), e0204404.
Tian, Y., Yang, X., Du, J., Zeng, W., Wu, W., Di, J. and Tian, K. (2021). Differential Methylation and Transcriptome Integration Analysis Identified Differential Methylation Annotation Genes and Functional Research Related to Hair Follicle Development in Sheep. Frontiers in genetics: 12.
Todini, L. (2007). Thyroid hormones in small ruminants: effects of endogenous, environmental and nutritional factors. Animals1(7), 997-1008.
Wu, C., Qin, C., Fu, X., Huang, X. and Tian, K. (2022). Integrated analysis of lncRNAs and mRNAs by RNA-Seq in secondary hair follicle development and cycling (anagen, catagen and telogen) of Jiangnan cashmere goat (Capra hircus). BMC Veterinary Research18(1), 1-23.
Zhao, J., Qin, H., Xin, J., Liu. N., Han, R., Perez, F. and Li, H. (2020). Discovery of genes and proteins possibly regulating mean wool fibre diameter using cDNA microarray and proteomic approaches. Scientific Reports10(1), 7726.
Zhou, P. (2011). Moledular characterization of transcriptome wide interactions between highly pathogenic porcine reproductive and respiratory syndrome virus and porcine alveolar macrophages in vivo. International Journal of Biological Sciences: 7, 947-959.