بررسی عملکرد پروتئین‌های پیش بینی شده از داده‌های rna-seq در گاوهای نژاد هلشتاین و کلیستانی

پژوهش حاضر به منظور تعیین نیم‌رخ بیانی عددی ژن‌های متفاوت بیان شده در نژادهای هلشتاین و کلیستانی و همچنین بررسی عملکرد پروتئین‌های پیش بینی شده از ژن‌های متفاوت بیان شده بین دو نژاد مذکور با استفاده از داده‌های rnaseq انجام شد. در این مطالعه توالی کل mrna خون گاو ماده هلشتاین آمریکا و گاو ماده کلیستانی پاکستان از طریق هم ردیفی و مکان یابی خوانش های rnaseq روی ژنوم مرجع گاو بدست آمد و سپس تعیین نیم‌رخ بیانی عددی ژن‌های متفاوت بیان شده انجام شد. تعداد 24616 ژن و 26716 ایزوفرم روی ترانسکریپتوم این دو نژاد شناسایی شدند که از این میان تعداد 41 ژن شناسایی شدند که تفاوت بیانی بسیار بالا و معنی‌داری را نشان دادند (000015p<). ً حدود یک سوم ژن هایی که عملکردشان بین دو نژاد متغیر بود، کدکننده آنزیم های هیدرولاز و پنج مورد از پروتئین های پیش بینی شده از جمله پروتئین های عامل رونویسی fosb/jund، انکوژن fos ، ساختار elonginb، زیرواحد عامل رونویسی ap1، کمپلکس روی zif268 و عامل تنظیمیرونویسی u2af هستند که در تنظیم رونویسی و بیان ژن ها و ویرایش rna نقش دارند. بررسی میان کنش شبکه ای بین پروتئین‌های پیش بینی شده از ژن‌های متفاوت بیان شده نشان داد که پروتئین های پیش بینی شده در مسیرهای مختلفی مانند مسیر پیام دهی tnf، عفونت سالمونلایی، مسیر پیام دهی mapk و آرتریت روماتوئید دخالت دارند. همچنین بررسی ها نشان داد نژاد هلشتاین و کلیستانی به علت قرار گرفتن در شرایط محیطی متفاوت و فاصله تکاملی، توانسته اند با شرایط پیرامونی به خوبی سازگار شوند و این روند در سطح مولکولی از میزان بیان ژن های اختصاصی شناسایی شده در این پژوهش کاملاً قابل فهم است. از دلایل تاییدکننده این پیشنهاد می توان به نقش بیشتر سامانه ی ایمنی در نژاد کلیستانی اشاره نمود که به علت قرار گرفتن در محیطی با آلودگی بالاتر در مقایسه با نژاد هلشتاین، میزان بیان پروتئین های دارای خاصیت باکتریوسایدی (cathelicidin 1) در آن بالا رفته و در نتیجه فعالیت سامانه ی ایمنی در آن افزایش یافته است. همچنین در این پژوهش مشخص شد که ژن il1b بیشترین درجه تعامل ژندارو را با داروی canakinumab دارد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که در مقایسه‌های بین نژادی، نگاه دقیق به فعالیت پروتئین‌هایی که توسط ژن‌های متفاوت بیان می‌شوند می‌توانند تفاوت نژادی در سطح ملکولی را بهتر توضیح دهند.

Investigating the Function of Predicted Proteins from RNA-Seq Data in Holstein and Cholistani Cattle Breeds

This study was performed to determine the digital expression profile of different genes expressed in Holstein and Cholistani breeds as well as to evaluate the performance of predicted proteins derived from differentially expressed genes between these two breeds using RNASeq data. For this purpose, the whole mRNA sequence for a blood sample of American Holstein and Pakistani Cholistani cattle populations was obtained and by sequencing and locating RNASeq reads on the bovine reference genome and determining the digital expression profile, the differentially expressed genes were obtained. The results of this study showed that there were 24616 genes and 26716 isoforms on the transcriptome of these two breeds, out of which, 41 genes were identified with substantial and significant differential expression (P <0.000015). It was also found that approximately onethird of genes whose functions is altered accros two breeds, encode hydrolase enzymes, five of the predicted proteins, FOS Fos protooncogene proteins, AP1 transcription factor subunit, the vhlelongincelonginb structure, transcription factor FosB/ JunD bZIP domain, T yeast U2AF complex pseudomonas aeruginosa transcriptional regulator PA2196 and zif268 zinc fingerdna complex that are involved in transcriptional regulation and RNA editing. Investigation of network interactions between predicted proteins from differentially expressed genes showed that predicted proteins are involved in different pathways such as TNF signaling pathway, Salmonella infection, MAPK signaling pathway and rheumatoid arthritis. Overall, these two breeds were found to be welladapted to environmental conditions due to different environmental conditions and evolutionary distance and this coordination at the molecular level of the expression of specific genes was found in this study. One of the reasons supporting this is the greater role of the immune system in the Cholistani breed due to its higher exposition to contamination than the Holstein breed that led the expression of bactericidal proteins (Cathelicidin 1) was up regulaged, as a result, the activity of the immune system might be improved. The study also found that the IL1B gene had the highest degree of genedrug interaction with Canakinumab drug.The results of this study indicate that in breed comparisons, a close look at the activity of proteins produced by different genes could better explain breed differences at the molecular level.