نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

2 دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

3 استادیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

4 استادیار، گروه علوم کامپیوتر، دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی پروفایل بیان ژن در بافت تخمدان گوسفندان شال با استفاده از داده‌های توالی‌یابی RNA بود. برای این منظور، تخمدان‌های پنج رأس گوسفند شال بعد از هم‌زمان‌سازی فحلی جدا‌سازی و RNA آن‌ها با استفاده از فناوری Illumina Hiseq 4000 توالی‌یابی شد. به‌طور میانگین، داده‌های به‌دست آمده از توالی‌یابی شامل 26638311 جفت خوانش با نرخ نقشه‌یابی منحصر به فرد 81/08 بود. نتایج حاصل از آنالیز‌های بیوانفورماتیکی، بیان 21085 ژن را در بافت تخمدان گوسفندان شال نشان داد که از این تعداد 15087 ژن دارای میانگین بیان بالاتر از 10 بودند. تجزیه و تحلیل عملکردی ژن‌ها، معنی‌داری (p<0/05) بود 162 عبارت GO شامل 41 فرایند بیولوژیکی، 46 عملکرد مولکولی و 75 جز سلولی را نشان داد. همچنین آنالیز مسیرهای KEGG ، 149 مسیر معنی دار ( p <0/05) را شناسایی کرد که مهم ترین آن ها مسیر پیام رسانی استروژن، مسیر پیام رسانی TGF-beta و تقسیم میوز اووسیت بود. بررسی بیان ژن های عمده برای دوقلوزایی و تولیدمثل، بیان بالایی برای ژن های INHA, INHBA,BMPR1B را نشان داد و ژن INHA یک فاکتور پاراکرین مهم در فولیکول های تخمدان جز 10 ژن با بالاترین میانگین بود. همچنین ژن های  FSHR, ESR1 و ESR2 بیان متوسط و ژن های GDF9, BMP15 و PRLR بیان پایینی در نمونه ها نشان دادند. در این مطالعه برای اولین بار ترنسکریپتوم بافت تخمدان میش های شال با استفاده از فناوری  RNA-seq بطور جامع بررسی شد و این مطالعه می تواند پایه ژنتیکی مفیدی برای شناخت بهتر ژن ها و فرایندهای درگیر در تولیدمثل گوسفندان شال فراهم کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Analysis of ovarian tissue transcriptome profile in Shal ewes using RNA-Seq data

نویسندگان [English]

  • Parvin Shariati Gazgazareh 1
  • ALI AKBAR MASOUDI 2
  • Rasoul Vaez Torshizi 2
  • Alireza Ehsani 3
  • Zaynab Mousavian 4

1 Ph.D. Student, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.

2 Associate Professor, department of Animal Science, Tarbiat Modares University

3 Assistant Professor, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.

4 Assistant Professor,Department of Computer Science, School of Mathematics, Statistics, and Computer Science, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran

چکیده [English]

The aim of this study was the investigation of gene expression profile in Shal sheep ovarian tissue using RNA sequencing data. For this purpose, the ovaries of five Shal sheep were isolated after estrous synchronization and their RNA was sequenced using Illumina Hiseq 4000 technology. On average, the data obtained from the sequencing consisted of 26638311 read pairs with 81.08 unique mapping rate. The results of bioinformatic analyzes revealed the expression of 21085 genes in Shal sheep ovarian tissue, of which 15078 genes had expression mean above 10. Gene ontology analysis revealed the significant enrichment of 162 GO terms including 41 biological processes, 46 molecular functions and 75 cellular components. KEGG pathway analysis also identified 149 significant pathways (P <0.05), most important of which were estrogen signaling pathway, TGF-beta signaling pathway and oocyte meiosis. Investigating the expression of major genes for twining and reproduction, showed a high expression for INHA, INHBA and BMPR1B, so that INHA, an important paracrine factor in ovarian follicles, was one of the 10 genes with the highest expression. Also, FSHR, ESR1 and ESR2 showed medium expression and GDF9, BMP15 and PRLR showed low expression in the samples. For the first time, in this study the ovarian tissue transcriptome of Shal ewes was comprehensively studied using RNA-Seq technology and this study can provide a useful genetic basis for a better understanding of the genes and processes involved in the Shal sheep reproduction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioinformatics analysis
  • Major genes
  • Ovulation rate
  • reproduction
  • Twining
1. Andrade JC, Sobral LA, Ares G and Deliza R (2016) Understanding consumers' perception of lamb meat using free word association. Meat Science, 117: 68-74.
2. Dunning KR, Cashman K, Russell DL, Thompson JG and Norman RJ (2010) Betaoxidation is essential for mouse oocyte developmental competence and early embryo development. Biology of Reproduction, 83: 909-918.
3. Eghbalsaied S, Amini H, Shahmoradi S and Farahi M (2014) Simultaneous presence of G1 and G4 mutations in growth differentiation factor 9 gene of Iranian sheep. Iranian Journal of Applied Animal Science, 4(4): 781-785.
4. Ghaffari M, Nejati-Javaremi A and Rahimi- Mianji G (2009) Lack of polymorphism in the oocyte derived growth factor (GDF9) gene in the Shal breed of sheep. South African Journal of Animal Science, 39(4): 355-360.
5. Gottfredson R (2001) Hormonal control of ewe reproduction. Department of animal science, University of Wisconsin-Madison, 42-44.
6. Hedayat-Evrigh N, Miraei-Ashtiani SR and Nejati-Javaremi A (2012) Investigate the possibility of polymorphism in FecXI and FecXH gene associated with twining in Shal sheep. Journal of Genetics, 6(4): 29-34. (in Persian)
7. Hwangbo Y, Oh HI, Lee SH, Cheong HT, Yang BK and Park CK (2017) Treatment of epidermal growth factor (EGF) enhances nuclear maturation of porcine oocytes and stimulates expression of ER/Golgi transport proteins. Development and Reproduction, 21(2): 131-138.
8. Jafari-Darehdor AH, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh-Koshkoieh A and Riahi-Madvar A (2016) Investigating expression of CIB4 gene in different tissues of Kermani sheep using real time qPCR. Journal of Ruminant Research, 4(4): 119-132 (in Persian).
9. Khodabakhshzadeh R, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh-Koshkoieh A, Moradi- Shahrebabak H, Bordbar F and Ansari-Namin S (2016) Identification of point mutations in exon 2 of GDF9 gene in Kermani sheep. Polish Journal of Veterinary Sciences, 19(2): 281-289.
10. Kristensen SG, Andersen K, Clement CA, Franks S, Hardy K and Andersen CY (2014) Expression of TGF-beta superfamily growth factors, their receptors, the associated SMADs and antagonists in five isolated size-matched populations of pre-antral follicles from normal human ovaries. Molecular Human Reproduction, 20(4): 293-308.
11. Liu Q, Pan Zh, Wang X, Hu W, Di R, Yao Y and Chu M (2014) Progress on major genes for high fecundity in ewes. Frontiers of Agriculture Science and Engineering, 1(14): 282-290.
12. Miao X and Luo Q (2013) Genome-wide transcriptome analysis between Small-tail Han sheep and the Surabaya fur sheep using highthroughput RNA sequencing. Reproduction, 145: 587-596.
13. Miao X, Luo Q and Qin X (2015) Genome-wide transcriptome analysis of mRNAs and microRNAs in Dorset and Small Tail Han sheep to explore the regulation of fecundity. Molecular and Cellular Endocrinology, 402: 32-42.
14. Miao YL and Williams CJ (2012) Calcium signaling in mammalian egg activation and embryo development: Influence of subcellular localization. Molecular Reproduction Development, 79(11): 742-756.
15. Mohammadabadi MR, Jafari-Darehdor AH and Bordbar F (2017) Molecular analysis of CIB4 gene and protein in Kermani sheep. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 50(11): e6177.
16. Mohammadabadi MR and Sattayi-Mokhtari R (2013) Estimation of (co) variance components of ewe productivity traits in Kermani sheep. Slovak Journal of Animal Science, 46: 45-51.
17. Notter DR (2008) Genetic aspects of reproduction in sheep. Reproduction in Domestic Animals, 43(2): 122-128.
18. Pezeshki Najafabadi S, Masoudi AA, Shirazi A and Shariati P (2017) Promoter and expression analysis of nobox, ovol1 and zp3 genes in ovarian follicles of Shall ewes. Animal Production, 18(4): 679-686. (in Persian)
19. Pokharel K, Peippo J, Andersson G, Li MH and Kantanen J (2015) Transcriptome profiling of Finnsheep ovaries during out-of-season breeding period. Agricultural and Food Science, 24: 1-9.
20. Pokharel K, Peippo J, Honkatukia M, Seppala A, Rautiainen J, Ghanem N, Hamama TM, A. Crowe M, Andersson M, Li MH and Kantanen J (2018) Integrated ovarian mRNA and miRNA transcriptome profiling characterizes the genetic basis of prolificacy traits in sheep (Ovis aries). BMC Genomics, 19(104): 1-17.
21. Rossetti R, Ferrari I, Bonomi M and Persani L (2017) Genetics of primary ovarian insufficiency. Clinical Genetics, 91: 183–198.
22. Sun QY, Fuchimoto D and Nagai T (2004) Regulatory roles of ubiquitin–proteasome pathway in pig oocyte meiotic maturation and fertilization. Theriogenology, 62: 245–255.
23. Wang Z, Gerstein M and Snyder M (2009) RNASeq: a revolutionary tool for transcriptomics. Nature Reviews Genetics, 10(1): 57-63. 24. Yu J, Yaba A, Kasiman C, Thomson T and Johnson j (2011) mTOR controls ovarian follicle growth by regulating granulosa cell proliferation. Plos One, 6(7): 1-10.
25. Zamani P, Akhondi M and Mohammadabadi MR (2015) Associations of inter-simple sequence repeat loci with predicted breeding values of body weight in sheep. Small Ruminant Research, 132: 123-127.