بیان افتراقی ژن های بافت خون مرتبط با کتوز قبل از زایمان در گاو هلشتاین با استفاده از داده های ترانسکریپتومیکس

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: طی دهه ­های اخیر گاوهای شیری برای سطح بالایی از تولید شیر انتخاب شده ­اند؛ در نتیجه تقاضای گاو برای مواد مغذی بسیار افزایش می­ یابد که در صورت عدم تامین مقدار انرژی مورد نیاز، بروز کتوز در گاو شیری افزایش می­ یابد؛ از این رو در این پژوهش هدف شناسایی ژن­های شاخص متفاوت بیان­شده بین دو گروه سالم و مبتلا به کتوز قبل از زایمان بود که در نهایت بتوان مسیر­های متابولیکی و فعالیت­های مولکولی درگیر در زمان بروز کتوز را شناسایی نمود. مواد و روش­ ها: ترانسکریپتوم (توالی کل mRNA) شش نمونه از بافت خون شامل سه تکرار از هر گروه از پایگاه اطلاعاتی NCBI استخراج و ذخیره شد. مراحل پیش پردازش خوانش­ ها با استفاده از نرم افزارهای Fastq-dump، FastQC و Trimmomatic و نیز مطالعه پروفایل بیان ژن با استفاده از نرم افزارهای Hisat۲ و Samtools انجام شد. در نهایت آنالیز بیان افتراقی ژن­ها با استفاده از بسته نرم افزاری Cufflinks و آنالیز هستی­ شناسی ژن به وسیله پایگاه­ های اطلاعاتی DAVID و Ensembl صورت گرفت. یافته ها: در نهایت ۳۵۳۴۲ ژن بر روی ترانسکریپتوم این نمونه­ ها مشخص شد و ۱۷۹ ژن با بیان متفاوت و معنی دار شناسایی شدند (p<۰.۰۰۰۵۵)،که با در نظر گرفتن log۲ > ۴ و log۲ < -۴، هفت ژن با بیان متفاوت بین دو گروه، مورد مطالعه قرار گرفتند. بیشترین تفاوت بیان ژنی بین دو گروه، مربوط به ژن­های، HBA و PTGS۲ با log۲(fold_change) به ترتیب ۴،۵۳ و ۴،۴۷ است. آنالیز هستی شناسی ژن (GO) و مسیرهایی که در آن­ها درگیر هستند نشان داد که جزء غشای میتوکندری و شبکه آندوپلاسمی، پاسخ التهابی و استرس اکسیداتیو، فرآیند کاهش اکسیداسیون و بیوسنتز هموگلوبین، پاسخ سلولی به هیپوکسی، اتصال یون فلزی، بیوسنتز و متابولیسم اسیدهای چرب و لیپیدها ونیز مسیرهای پیام رسانی شیمیوکین و TNF نقش دارند. نتیجه گیری: هفت ژن شاخص با بیان متفاوت و معنی­دار، بر روی ترانسکریپتوم نمونه ­ها مشخص شدند؛ که ژن­های CXCL۳ و GRO۱ دارای بیشترین بیان در بین دو گروه و ژن HBA دارای بیشترین بیان افتراقی، با بیان بیش از ۲۳ برابری در گروه مبتلا به کتوز قبل زایمان نسبت به گروه سالم بود. آنالیز هستی ­شناسی ژن نشان داد، که ژن HBA به عنوان شاخص­ترین ژن با بیان متفاوت، با بیان بیشتر در گروه مبتلا به کتوز قبل زایمان، عاملی بر افزایش انتقال اکسیژن، بیوسنتز هموگلوبین، اتصال اکسیژن و یون آهن است.