بررسی ساختار ژن TLR4 در دو ‌سویه از طیور تجاری لاین آرین و بومی آذربایجان غربی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه علوم دامی، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استادیار، گروه علوم دامی، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

3 دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

در این مطالعه، ساختار ژن TLR4 به‌عنوان گیرندۀ اصلی در شناسایی لیپوپلی‏ساکارید باکتری‏های گرم منفی در دو ‌سویه از طیور تجاری لاین آرین و بومی آذربایجان غربی بررسی و بیان آن در برخی از اندام‏های اصلی مطالعه شد. از ۱۲۰ قطعه پرنده خون‏گیری و DNA کل آنها استخراج شد. با طراحی چهار جفت آغازگر اختصاصی، کل ژن TLR4 در چهار قطعه از پرندگان هر سویه توالی‏یابی شد. تأثیرات تغییرات اسیدآمینه‏ای بر عملکرد پروتئین با نرم‏افزار PANTHER بررسی شد. بررسی بیان ژن با روش RT-PCR نیمه‌کمّی پس از استخراج RNA از بافت‏های کبد، طحال، و ریه انجام گرفت و سپس تصاویر حاصل از الکتروفورز با نرم‏افزارImage ‏J پردازش و داده‏های حاصل از آن با نرم‏افزار آماری MINITAB تجزیه شد. نتایج تحقیق حاضر، سه SNP جدید (T1147C، A1832G، و C2246A) را نشان داد. بررسی‏های عملکرد پروتئینی نشان داد که همۀ این تغییرات تک‏نوکلئوتیدی در پروتئین مزبور اختلال ایجاد می‏کنند. بیان ژن TLR4 در سویۀ آرین مقادیر بالاتری را در مقایسه با سویۀ بومی نشان داد ولی دو سویه تفاوت معنی‏داری با هم نداشتند. باتوجه به اهمیت بالای این ژن در سیستم ایمنی ذاتی و مشخص‌شدن تغییرات نوکلئوتیدی جدید مؤثر بر ساختار پروتئین حاصل، این ژن می‏تواند به‌عنوان کاندیدی مرتبط با مقاومت ژنتیکی در جمعیت پرندگان مدنظر قرار بگیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Structural analysis of the TLR4 gene in Iranian commercial Arian line and west Azerbaijan native chicks

نویسندگان [English]

  • Sana Farhadi 1
  • Ali Akbar Masoudi 2
  • Rasoul Vaez Torshizi 3
1 Former M.Sc. Student, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The TLR4 gene structure as the main receptor for lipopolysaccharide recognition of Gram-negative bacteria was investigated in two strains of Iranian commercial Arian line and west Azerbaijan native chicks and its expression was studied in some major organs. Blood samples of the 120 birds were taken and total DNAs extracted. Then, the target gene was sequenced using four pairs of primers on four samples of each strain. The effects of amino acid changes on protein function were assessed by PANTHER software. To investigate the gene expression, total RNAs were extracted from liver, spleen, and lung tissues after slaughter of the birds. Gene expression was assessed by semi-quantitative RT-PCR. The amplified RNAs from tissues of liver, spleen and lungs. Then electrophoresis images were processed with the Image software and quantitative data analyzed by MINITAB. The results showed three new single polymorphisms (T1147C, C2246A and A1832G) in the sequence of TLR4 gene in the studied populations. The effects of variations on TLR4 protein structure indicated  a deleterious effect of mutations on  protein structure. The TLR4 gene expression in case of native and commercial strains did not show significant differences. Due to importance of the TLR4 in innate immunity and identification of some novel mutations affecting on protein structure, this gene could be a valuable candidate related to genetic resistance in poultry.

کلیدواژه‌ها [English]

  • chicken
  • gene expression
  • protein structure
  • SNP
  • TLR4
1. مقصودی، ع؛ واعظ ترشیزی، ر؛ مسعودی، ع ا؛ و کریمی ترشیزی، م ا؛ (1392). دوشکلی جنسی در پاسخ ایمنی سلولی و خونی دو‌سویه از طیور تجاری لاین آرین و بومی آذربایجان‌غربی. علوم دامی ایران. 44(4): 374-367
 
2 . Abasht B, Kaiser MG, Vander PJ and Lamont SJ (2009) Genetic lines differ in Toll-like receptor gene expression in spleens of chicks inoculated with Salmonella Entericaserovar Enteritidis. Poultry Science. 88: 744-749.
3 . Akira Sh, Uematsu S and Takeuchi O (2006) Pathogen Recognition and Innate Immunity. Cell. 124(24): 783-801.
4 . Akira Sh (2004) Toll receptor families: structure and function. Seminars in Immunology. 16: 1-2.
5 . Arbour NC, Lorenz E, Schutte BC, Zabner J, Kline JN and Jones M (2000) TLR4 mutations are associated with  endotoxin hyporesponsiveness in humans. Nature Genetics. 25(2): 187-91.
6 . Cognasse F, Hamzeh H, Chavarin P, Acquart S, Genin C and Garraud O (2005) Evidence of Toll-like  receptor  molecules  on  human platelets. Immunology and Cell Biology. 83(2): 196-8.
7 . Horng T and Medzhitov R (2001) Drosophila MyD88 is an adapter in the TOLL signaling pathway. Proceeding of the National Academy of Sciences. 98: 12654-12658.
8 . Lemaitre B, Nicolas E, Michaut L, Reichhart JM and Hoffmann JA (1996) The  dorsoventral  regulatory  gene  cassette  spätzle/Toll/cactus controls  the  potent  antifungal  response  in  Drosophila  adults. Cell. 86(6): 973-83.
9 . Leveque G, Forgetta V, Morroll S, Smith AL, Bumstead N, Barrow P, Morgan K and Malo D (2003) Allelic variation in TLR4 is linked to susceptibility to Salmonella entericaserovar Typhimurium infection in chickens. Infection Immunity. 71(3): 1116-1124.
10 . Lien E, Means TK, Heine H, Yoshimura A, Kusumoto S and Fukase K (2000) Toll-like receptor 4 imparts ligand-specific recognition  of  bacterial  lipopolysaccharide. Clinical Investigation. 105(4): 497-504.
11 . Machida K, Cheng KT, Sung VM, Levine AM, Foung S and Lai MM (2006) Hepatitis C virus induces toll-like receptor  4  expression,  leading  to enhanced  production  of  beta  interferon  and  interleukin-6. Virology. 80(2): 866-874.
12 . Marques JT and Williams BR (2005) Activation of the mammalian immune system by siRNAs. Nature Biotechnology. 23(11): 1399-1405.
13 . Miller SA, Dykes DD and Polesky HF (1988) A Simple Salting out Procedure for Extracting DNA from Human Nucleated Cells. Nucleic Acids Research. 16(3): 1215.
14 . Muhammad I, Victoria JP and Adrian LS (2005) Expression patterns of chicken Toll-like receptor mRNA in tissues, immune cell subsets and cell lines. Veterinary Immunology and Immunopathology. 104(2005): 117-127.
15 . Mushegian A and Medzhitov R (2001) Evolutionary perspective on innate immune recognition. Cell Biology. 155: 705-10.
16 . Noreen M, Shah MA, Mall SM, Choudhary S, Hussain T and Ahmed I (2012) TLR4 polymorphisms and disease susceptibility. Inflammation Research. 61(3): 177-88.
17 . Pan ZY, Chen Z, Liu L, Cao YZ, Xie KZ, Yang JS, Huang XG, Wu SL and Bao WB (2011) Differentiation of Porcine TLR4 Gene Expression in Piglets of Different Ages. Animal and Veterinary Advances. 10(17): 2312-2316.
18 . Rallabhandi P, Bell J, Boukhvalova MS, Medvedev A, Lorenz E and Arditi M (2006) Analysis of TLR4  polymorphic variants: new insights into TLR4/MD-2/CD14 stoichiometry, structure and signaling. Immunology. 177(1): 322-32.
19 . Sabroe I, Read RC, Whyte MK, Dockrell DH, Vogel SN and Dower S (2003) Toll- like receptors in health and disease: Complex questions remain. Immunology. 171: 1630-1635.
20 . Smirnova I, Poltorak A, Chan EKL, McBride C and Beutler B (2000) Phylogenetic variation and polymorphism at the Toll-like receptor 4 locus (TLR4). Genome Biology. 1: 1-10.
21 . Thomas P and Kejariwal A (2004) Coding single-nucleotide polymorphisms associated with complex vs. Mendelian disease: Evolutionary evidence for differences in molecular effects. PNAS. 101: 15398-15403.
22 . Thompson JD, Higgins DG and Gibson TJ (1994) CLUSTAL W: Improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Research. 22: 4673-80.
23 . Tollefson L, Fedorka PJ and Angulo FJ (1999) Public health aspects of antibiotic resistance monitoring in the USA. Acta Veterinaria Scandinavica. 92: 67-75.
24 . Werling D and Jungi TW (2003) TOLL-like receptors linking innate and adaptive immune response. Veterinary Immunology and Immunopathology. 91: 1-12.
25 . Wigley P, Hulme SD, Bumstead N and Barrow PA (2002) In vivo and in vitro studies of genetic resistance to systemic salmonellosis in the chicken encoded by the SAL1 locus. Microbes and Infection. 4: 1111-1120.