عنوان پایان‌نامه
ارتباط تغییرات چندشکلی ژن کالپاستاتین (cAST) و آنزیم استرول کوآنزیم آدسچوراز(SCD) گوسفندی با صفات عملکردی و پروفایل اسیدهای چرب گوشت نژادهای لری بختیاری، زل و شال
- دانشجو
- محسن عالی
- استاد راهنما
- محمد مرادی شهربابک, حسین مرادی شهربابک
- رشته تحصیلی
- علوم دامی -ژنتیک و اصلاح نژاد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4978;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54038
- تاریخ دفاع
- ۲۲ مرداد ۱۳۹۱
- چکیده
- با توجه به نقش اسیدهای چرب غیر اشباع در سلامتی انسان و جلوگیری از بروز بیماری¬های قلبی-عروقی، چاقی، دیابت، فشار خون بالا، بیماری¬های عصبی، اختلالات سیستم ایمنی و سرطان، کشف ژن¬های کاندیدای موثر بر افزایش نسبت اسیدهای چرب غیراشباع به اشباع در بدن ضروری به¬نظر می¬رسد. استرول کوآنزیم¬آ دسچوراز(SCD)، آنزیمی است که با ایجاد یک پیوند مضاعف سیس در بین کربن¬های 9 و 10 در طیف وسیعی از اسیدهای چرب اشباع با تعداد کربن مختلف سبب تبدیل اسیدهای چرب اشباع به غیراشباع می¬شود. ژن SCD روی کروموزوم شماره 22 گوسفند قرار دارد که دارای 6 اگزون و 5 اینترون است. ژن کالپاستاتین از جمله ژن¬های کاندیدای مؤثر بر صفات رشد و تردی گوشت می¬باشد که روی کروموزوم شماره 5 گوسفند قرار داشته و دارای 36 اگزون و 35 اینترون است. کالپاستاتین با مهار کالپاین¬ها و جلوگیری از تجزیه میوفیبریل¬های ماهیچه نقش مهمی در افزایش سرعت رشد و کاهش تردی گوشت پس از کشتار ایفا می¬کند. هدف از انجام این تحقیق، بررسی ارتباط چندشکلی در یک جایگاه ژن کالپاستاتین و یک جایگاه آنزیم استرول کوآنزیم¬آ دسچوراز با صفات لاشه، رشد، فراسنجه¬های خونی و تردی و ترکیب اسیدهای چرب گوشت در 478 رأس گوسفند متعلق به شش جمعیتِ وابسته به چهار نژاد دنبه¬دار لری –بختیاری و شال، بی¬دنبه زل و نیم¬دنبه زل-آتابای و مقایسه نتایج بین جمعیت¬ها و تعیین گوسفندان دارای ژنوتیپ¬های مطلوب در جایگاه¬های ژنی مورد مطالعه برای انتخاب ژنومیک در آینده بود. بدین منظور خون¬گیری و جمع¬آوری اطلاعات فنوتیپی از جمعیت¬های مذکور طی سه سفر به استان¬های چهار محال و بختیاری، مازندران و گلستان از ایستگاه¬های اصلاح نژاد گوسفند لری¬بختیاری(شهرکرد) و گوسفند زل(گرگان) و کشتارگاه¬های صنعتی شهرستان¬های شهرکرد(نژاد لری¬بختیاری)، گرگان، ساری، بابل و آمل(نژاد زل) انجام گرفت. استخراج DNA از خون(428 حیوان) به روش بهینه¬یافته نمکی و نیز استخراج از بافت با استفاده از کیت استخراج DNA از بافتِ شرکت BioTech(59 حیوان) انجام گرفت. واکنش زنجیره¬ای پلیمراز برای تکثیر قطعه 254 جفت¬بازی جایگاه اینترون¬های 5 و 6 و اگزون 6 ژن کالپاستاتین و قطعه 528 جفت¬بازی جایگاه پروموتر، 5'UTR و اگزون 1 ژن استرول کوآنزیم¬آ دسچوراز با استفاده از دو جفت¬پرایمر اختصاصی انجام گرفت. محصولات PCR هر دو جایگاه به روش SSCP تعیین ژنوتیپ شد. پس از مشخص شدن الگوهای SSCP برای هر جایگاه، تعدادی نمونه از هر الگو(از هر دو جهت رفت و برگشت) مورد توالی¬یابی قرار گرفت. در جایگاه ژن CAST، هفت SNP در نوکلئوتیدهای موقعیت 24، 62، 65، 69، 96، 181 و 195 شناسایی شد که چهار مورد اول در اینترون 5، و سه مورد آخر در اگزون 6 قرار دارند. هر سه SNP واقع در اگزون، با تغییر اسیدآمینه در ساختار پروتئین کالپاستاتین همراه است. SNP موقعیت 96: جایگزینی لوسین به جای گلوتامین، SNP موقعیت 181 : جایگزینی آسپارتات به جای گلوتامات و SNP موقعیت 195: جایگزینی آرژنین به جای پرولین. حاصل این هفت SNP، 10 ژنوتیپ و هشت هاپلوتایپ مختلف در جایگاه ژن CAST در شش جمعیت¬ مورد مطالعه بود. فراوانی ژنوتیپ¬های 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9، 10 در مجموع شش جمعیت به¬ترتیب 003/0، 223/0، 07/0، 156/0، 073/0، 259/0، 012، 004/0، 134/0 و 039/0 بود. اثر جایگاه ژن کالپاستاتین در جمعیت لری¬بختیاری بر صفات: وزن زنده و قد حیوان(001/0P<)، وزن لاشه، وزن تولد، وزن از شیرگیری، افزایش وزن روزانه، غلظت تری¬گلیسرید خون، محیط بالای دنبه، محیط ران و محیط سینه(05/0P<)؛ در جمعیت زل بر صفات: سطح مقطع عضله چشمی، تردی گوشت، وزن از شیرگیری، افزایش وزن روزانه، نسبت کلیبر، غلظت تری¬گلیسرید خون و اسیدهای چرب پالمتیک اسید و اولئیک اسید(05/0P<)؛ در جمعیت زل-آتابای بر صفت وزن چربی درون¬شکمی(05/0P<)؛ در جمعیت شال بر صفات: وزن زنده، تردی گوشت و اسیدهای چرب اولئیک اسید(05/0P<) و ایکوزا تترا اِنوئیک¬اسید(01/0P<) معنی¬دار شد. ژن کالپاستاتین به¬ترتیب 13 و 18 درصد از واریانس فنوتیپی صفت تردی گوشتِ گوسفندان نژاد زل و شال، به¬ترتیب 15 و 18 درصد واریانس فنوتیپی وزن زنده و وزن لاشه، 9 درصد واریانس فنوتیپی وزن ازشیرگیری در جمعیت¬های زل و لری¬بختیاری، 9 درصد واریانس فنوتیپی غلظت تری¬گلیسرید خون در جمعیت زل و 12 درصد واریانس فنوتیپی وزن چربی درون¬شکمی در جمعیت زل-آتابای را توجیه می¬کند که نشان می¬دهد این صفات تا حد زیادی توسط ژن کالپاستاتین کنترل می¬شوند. بنابراین ژن CAST می¬تواند به عنوان کاندیدای مناسبی برای این صفات در انتخاب گوسفندان بومی کشور مورد استفاده قرار گیرد. ژنوتیپ¬های 3 و 9 ژن کالپاستاتین دارای بیشترین وزن زنده، وزن لاشه، وزن تولد، وزن از شیرگیری، افزایش وزن روزانه، نسبت کلیبر، تردی گوشت و تری¬گلیسرید خون و ژنوتیپ¬های 2 و 5 کمترین مقدار را برای این صفات داشتند. ژنوتیپ¬های 2 و 9 دارای بیشترین مقدار اسیدهای چرب غیر اشباع و کمترین مقدار اسیدهای چرب اشباع بودند. در جایگاه ژن استرول کوآنزیم¬آ دسچوراز(SCD)، چهار SNP در نوکلئوتیدهای موقعیت¬ 87، 257، 365 و 380 شناسایی شد که دو مورد اول در ناحیه پروموتر و دو مورد دوم در ناحیه 5'UTR قرار داشتند. حاصل این چهار SNP، چهار هاپلوتایپ و چهار ژنوتیپ مختلف بود. ژنوتیپ¬های 1 و 2 در همه جمعیت¬ها بیشترین فراوانی را داشتند و در مجموعِ شش جمعیت فراوانی تقریباً برابری داشتند(513/0 و 46/0). ژنوتیپ¬های 3 و 4 بترتیب با فراوانی کم(045/0) و بسیار کم(008/0) فقط در جمعیت لری¬بختیاری مشاهده شدند. اثر جایگاه ژن استرول کوآنزیم¬آ دسچوراز(SCD) در جمعیت لری¬بختیاری بر صفات: وزن از شیرگیری، افزایش وزن روزانه، محیط و قطر وسط دنبه و محیط گردن(05/0P<)؛ در جمعیت زل با صفات غلظت تری¬گلیسرید خون، محیط سینه، درصد اسیدهای چرب لینولئیک ¬اسید، ایکوزا تترا اِنوئیک ¬اسید، اسیدهای چرب غیر اشباع با چند پیوند دوگانه(PUFA) و نسبت اسیدهای چرب غیر اشباع با چند پیوند دوگانه به اسیدهای چرب اشباع(PUFA/SFA)(05/0P<)؛ در جمعیت زل-آتابای با صفات: درصد چربی درون¬شکمی، محیط سینه و عرض وسط دنبه(05/0P<)؛ در جمعیت شال با درصد اسیدهای چرب استئاریک ¬اسید، ایکوزا پنتا اِنوئیک ¬اسید(EPA)(05/0P<)، لینولئیک ¬اسید(01/0P<)، ایکوزاتترا اِنوئیک¬اسید، PUFA و PUFA/SFA(001/0P<) معنی¬دار شد. جایگاه ژن استرول کوآنزیم¬آ دسچوراز، 10 تا 21 درصد از واریانس فنوتیپی ترکیب اسیدهای چرب گوشت در جمعیت¬های زل و شال، 11% از واریانس فنوتیپی غلظت تری¬گلیسرید خون در جمعیت زل، 12% از واریانس فنوتیپی درصد چربی درون¬شکمی در جمعیت زل-آتابای را توجیه می¬کند. بنابراین ژن SCD می¬تواند به عنوان کاندیدای مناسبی برای این صفات در انتخاب گوسفندان بومی کشور مورد استفاده قرار گیرد. ژنوتیپ مطلوب ژن SCD برای صفات رشد در نژادهای مختلف متفاوت بود که نشان¬دهنده اثر متقابل بین نژاد و ژنوتیپ است. در مورد ترکیب اسیدهای چرب گوشت در هر دو جمعیت زل و شال ژنوتیپ 2 ژن SCD با مقادیر بیشتر اسیدهای چرب غیراشباع و مقادیر کمتر استئاریک ¬اسید همراه بود.
- Abstract
- Because of unsaturated fatty acids role in human health and preventing of cardiovascular diseases, obesity, diabetes, hypertension, neurological diseases, immune disorders and cancer, it seems necessary to discover the effective candidate genes on ratio between saturated and unsaturated fatty acids. Stearoyl-CoA desaturase (SCD) is the rate-limiting enzyme in the biosynthesis of mono-unsaturated fatty acids (MUFAs), which introduces a cis double bond between carbons 9 and 10 in a spectrum of saturated fatty acids, with preferences for C16:0 and C18:0. The SCD gene is located on chromosome 22 of sheep which has 6 exons and 5 introns. Calpastatin is one of the effective candidate genes on growth traits & meat tenderness which is located on the fifth chromosome of sheep and has 36 exons and 35 introns. Calpastatin has considerable roles in increasing of growth rate and decreasing of meat tenderness after slaughter by inhibition of calpains and preventing of muscle miofibrils degradation. The aim of this research was study of association between ovine Calpastatin (CAST) and Stearoyl-CoA desaturase (SCD) genes with carcass, growth, blood parameters and meat tenderness & fatty acids profile traits in 478 sheep belonging to four Iranians native breeds: Lori-Bakhtiari & Shall(fat-tailed breeds), Zel(non fat-tailed breed) and Zel-Atabay(medium fat-tailed breed) and comparison of the result between populations and detection of the best genotypes in studied gene loci for genomic selection in future. For this purpose, DNA extraction from blood samples(428 animals) was performed using the salting out method and DNA extraction from meat samples(59 animals) was performed using the DNA extraction kit of BioTech company. Variation in the ovine CAST & SCD genes were investigated by amplification of a 254 bp fragment containing the entire exon 6 and a part of introns 5 & 6 of CAST gene and a 528 bp fragment containing a part of promoter, entire 5'UTR & exon 1 using PCR, followed by PCR-SSCP analysis. After revealing the SSCP patterns of each locus, some samples from each patterns(forward & reverse side) were sequenced. In CAST locus, seven SNPs were indentified in nucleotide positions 24, 62, 65, 69(into intron 5) 96, 181 & 195(into exon 6). Any three SNPs into exon6 were non-synonymous amino acid variations which would result in Gln/Leu substitution(in nucleotide positions 96), Glu/Asp substitution(in nucleotide positions 181) & Pro/Arg substitution(in nucleotide positions 195). These seven identified SNPs in CAST locus generates 10 diferent genotypes & eight different haplotypes in sex studied populations. in sum sex populations, Frequency of genotypes 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 & 10 were 0.03, 0.223, 0.07, 0.156, 0.073, 0.259, 0.012, 0.004, 0.134 & 0.039 respectively. The CAST gene had significant effect on live weight before slaughter, body height(P<0.001), carcass weight, birth weight, weaning weight, daily gain, blood triglyceride level, upper circumference of fat-tail, heart circumference and leg circumference(P<0.05) in Lori-Bakhtiari breed; rib eye area, meat tenderness, weaning weight, daily gain, kleiber ratio, blood triglyceride level, palmitic acid and oleic acid(P<0.05) in Zel breed; intra-abdominal fat weight(P<0.05) in Zel-Atabay breed; live weight before slaughter, meat tenderness, oleic acid(P<0.05) & eicosatetraenoic acid(P<0.01) in shall breed. The CAST gene was explained 13% & 18% of phenotypic variance of meat tenderness in Zel & Shall breeds respectively; 15% & 18% of phenotypic variance of live weight before slaughter & carcass weight respectively and 9% of phenotypic variance of weaning weight in Lori-Bakhtiari & Zel breeds; 9% of phenotypic variance of blood triglyceride level in Zel breed and 12% of phenotypic variance of intra-abdominal fat weight in Zel-Atabay breed. So Calpastatin can be used as a suitable candidate gene in selection of the Iranians native sheep breeds for these traits. Genotypes 3 & 9 of CAST gene had the most value of live weight before slaughter, carcass weight, birth weight, weaning weight, daily gain, kleiber ratio & meat tenderness and Genotypes 2 & 5 had the least value of these traits. Genotypes 3 & 9 had the most value of Unsaturated fatty acids and the least value of Saturated fatty acids. In SCD locus, four SNPs were indentified in nucleotide positions 87, 257(into promoter), 365, 380(into 5'UTR). These four identified SNPs in SCD locus generates four diferent genotypes & four different haplotypes. Genotypes 1 & 2 had the most frequency in all populations and had the adequate frequency in sum populations(0.513 & 0.46 respectively). Genotypes 3 & 4 were observed just in Lori-Bakhtiari populations with the frequency of 0.045 & 0.008. The SCD gene had significant effect on weaning weight, daily gain, neck circumference, middle fattail circumference & diameter(P<0.05) in Lori-Bakhtiari breed; blood triglyceride level, heart circumference, linolenic acid, eicosatetraenoic acid, PUFA and PUFA/SFA(P<0.05) in Zel breed; intra-abdominal fat percentage, heart circumference & middle fattail width(P<0.05) in Zel-Atabay breed; percentage of Stearic acid, eicosapentaenoic acid(P<0.05), linolenic acid(P<0.01), eicosatetraenoic acid, PUFA and PUFA/SFA(P<0.001) in shall breed. The SCD gene was explained 10-21% of phenotypic variance of meat fatty acids profile in Zel and Shall populations, 11% of phenotypic variance of blood triglyceride level in Zel population, 12% of phenotypic variance of intra-abdominal fat percentage in Zel-Atabay population. So the Stearoyl-CoA desaturase (SCD) gene can be used as a suitable candidate gene in selection of the Iranians native sheep breeds for these traits. The suitable genotypes of SCD gene was different between breeds which revealed intraction between genotype of SCD gene and breed. Genotype 1 of SCD gene had the most percentage of Unsaturated fatty acids and the least percentage of Stearic acid as a Saturated fatty acid.
