پپیش‌بینی جزایر cpg و متیلاسیون dna در ژنوم گاو با استفاده از فراتحلیل ریزآرایه dna و پویش ژنومی

متیلاسیون dna نوعی تغییر فرا‌ژنتیکی است که به طور مستقیم بر روی dna تاثیر می‌گذارد. در پستانداران متیلاسیون dna برای تکامل جنینی و تمایز سلول بنیادی ضروری است و این پدیده اساساً درون جزایر cpgاتفاق می‌افتد. در این پژوهش برای بررسی نیم‌رخ متیلاسیون dna ژنوم گاو، از دو روش استفاده شد. در روش اول نیم‌رخ متیلاسیون dna ژن‌های با بیان متفاوت حاصل از فراتحلیل داده‌های ریزآرایه dna بیماری ورم پستان گاو شیری به دست آمد. برای انجام فراتحلیل داده‌های ریزآرایه dna در این روش، از بسته metade در محیط r استفاده شد. سپس جهت پیش‌بینی جزایر cpg در ژن‌های با بیان متفاوت از 5 الگوریتم شامل tj, gf, cpg cluster, hmm ,ghmm استفاده شد. در روش دوم نیم‌رخ متیلاسیون dna با استفاده از پویش کل ژنوم گاو انجام گرفت. همچنین جهت پیش‌بینی جزایر cpg متیله شده در کل ژنوم، ابتدا توسط الگوریتم hmm جزایر cpg در ژنوم گاو و برای هر کروموزوم برآورد شدند و سپس هم‌پوشانی cpg باhypo/hypermethylation توسط پایگاه برخط galaxy محاسبه شد. نتایج روش اول نشان داد که از میان 32 ژن با بیان متفاوت، 14 ژن دارای جزایر cpg متیله شده بودند. این ژن‌ها، شامل ژن‌هایltf, app, ccl5, cd40, csnk1d, cx3cl1, dapp1, nfkbiz, s100a9, isg15, map3k8, mx1, rdad2, zc3h12a بودند. نتایج روش دوم تعداد 90668hypo/hypermethylation را در ژنوم گاو برآورد نمود که تعداد 9942 (%10.96) جزیره cpg باhypo/hypermethylation دارای هم‌پوشانی بودند و به عنوان cpg متیله شده در نظر گرفته شدند. مقایسات ژنومی بین گونه‌ای متیلاسیون dna نشان داد که نیم‌رخ کلی متیلاسیون dna در اکثر گونه‌های مورد بررسی تقریبا مشابه هم بودند و به نظر می‌رسد که نیم‌رخ کلی متیلاسیون dna بین گونه‌های مختلف به صورت محافظت شده باشد. حاصل این پژوهش نشان داد کنکاش متیلاسیون dna در بیماری‌هایی که میزان وراثت‌پذیری پایینی دارند و بیشتر تحت تاثیر فرایندهای فراژنتیک هستند، ضروری به نظر می‌رسد.

Predicting CpG Islands and DNA Methlation in the Cow Genome Using DNA Microarray Meta-Analysis and Genome Wide Scanning

DNA methylation is a type of epigenetic changes that directly affects DNA. In mammals, DNA methylation is essential for fetal development and stem cell differentiation and this phenomenon essentially occurs within the CpG islands. In this study, two methods were used to study the DNA methylation profile of cow genome. In the first method, the DNA methylation profile of the differentially expressed genes from metaanalysis of DNA microarray data on mastitis were obtained. In order to perform the metaanalysis in the first method, the metaDE package in R environment, was used. Then five algorithms including TJ, GF, CpG cluster, HMM and GHMM were used to predict CpG islands in different genes. In the second method, DNA methylation profiling was performed using whole cow genome scanning. Also, for prediction of methylated CpG islands in whole genome, HMM algorithm was first estimated in bovine genome for each chromosome and then CpG overlap with Hypo / HyperMethylation was calculated by Galaxy Online database. The results of the first method showed that among 32 differentially expressed genes, 14 genes involved methylated CpG islands. These genes included LTF, APP, CCL5, CD40, CSNK1D, CX3CL1, DAPP1, NFKBIZ, S100A9, ISG15, MAP3K8, MX1, RDAD2, ZC3H12A. Results of the second method identified a total 90668 Hypo / HyperMethylation in the bovine genome, among which 9942 (10.96%) CpG islands overlapped with Hypo / HyperMethylation and were considered as methylated CpG. Genomic comparisons were also made between species for DNA methylation. The results showed that the overall DNA methylation profile was almost similar for majority of studied species and it seems that the overall profile of DNA methylation is likely to be conserved between different species. The results of this study showed that DNA methylation seems necessary in diseases with low heritability and which are more influenced by epigenetic processes.