پروفایل بیانی mRNA مختص بافت ژن BMP15 در بز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد بخش علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 استادیار مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمان، سارمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی کرمان، ایران. تلفن: 09133431981، ایمیل: soflaei_m@yahoo.com

چکیده

هدف: سه ژن باروری BMPR1B (یا ALK6 معروف به FecB روی کروموزوم 6)، GDF9  (معروف به FecG روی کروموزوم 5) و BMP15  (معروف به FecX  روی کروموزوم X) شناسایی شده است. ژن های پروتئین مورفوژنتیک استخوان (BMP)  اعضای فوق خانواده فاکتور رشد تبدیل کننده بتا (TGF-β) هستند که سیتوکین های چند منظوره با عملکرد 2 برابر هستند و در انواع سلول‌ها بیان می‌شوند. BMP ها در اصل بر اساس توانایی آنها در تولید استخوان در جای غیر معمول هنگام کاشت در داخل بافت نرم در داخل بدن شناسایی می‌شوند. آنها همچنین در رشد و توسعه جنین، هموستازی، ترمیم الگوسازی بافت‌های مختلف، تمایز سلولی و آپوپتوز نقش دارند. ژن BMP15 با افزایش میتوز در سلول گرانولوزا، سرکوب بیان گیرنده هورمون محرک فولیکول و تحریک بیان لیگاند کیت، تکثیر و تمایز سلول گرانولوز را تنظیم می‌کند. از این رو، این ژن نقشی اساسی در باروری پستانداران ماده دارد. هدف این مطالعه پروفایل بیانی mRNA مختص بافت ژن BMP15 در بز کرکی راینی با استفاده از Real Time PCR  بود.
مواد و روش­ها: نمونه­های بافتی (از هر بافت 3 تکرار) از تخمدان، رحم، شاخ رحم، اویداکت، ماهیچه اسکلتی، چربی زیرپوستی، قلب، جگر، شش، کلیه، طحال و غده فوق کلیه در هنگام کشتار در کشتارگاه از دو راس بز تهیه شد. استخراج RNA کل و سنتز cDNA انجام شد شد. میزان نسبی بیان ژن BMP15  با استفاده از واکنش Real Time PCR به روش SYBR Green به دست آمد. ژن GAPDH به عنوان ژن کنترل داخلی استفاده شد. برای تجزیه و تحلیل داده­های حاصل از Real Time PCR از روش پی­فافل استفاده شد.
نتایج: بیان ژن BMP15 در بافت­های تخمدان، رحم، شاخ رحم، اویداکت، ماهیچه اسکلتی، چربی زیرپوستی، قلب، جگر، شش، کلیه، طحال و غده فوق کلیه بز کرکی راینی با استفاده از روش PCR در زمان واقعی نشان داد که این ژن فقط در تخمدان بیان می‌شود و در بافت­های مطالعه شده دیگر بیان نمی‌شود.
نتیجه­گیری: با توجه به نتایج پژوهش حاضر و نتایج سایر محققین می­توان نتیجه گرفت که ژن BMP15 نقش مهمی در تخمدان و در نتیجه در باروری دارد، چرا که در پژوهش حاضر مشخص شد که ژن BMP15 فقط در بافت­ تخمدان بیان می­شود. لذا، ژن BMP15 به احتمال زیاد برای باروری ماده‌ها بسیار ضروری است و نتایج این پژوهش اساسی را برای پژوهش­های آینده جهت توصیف نقش ژن BMP15 به عنوان یک ژن کاندیدا برای باروری بهتر و فیزیولوژی طبیعی در حیوانات اهلی، به ویژه بز فراهم کرده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Tissue-specific mRNA expression profile of BMP15 gene in goat

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Mohammadabadi 1
  • Mohammad Soflaei 2
1 Professor of Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, College of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman
2 Assistant Professor, Kerman Agriculture and Natural Resources and Education Center, AREEO, Kerman, Iran. Email: soflaei_m@yahoo.com
چکیده [English]

Objective
Three fecundity genes have been identified, namely bone morphogenetic protein receptor type 1B (BMPR1B; or activin-like kinase 6, ALK6) known as FecB on chromosome 6, growth differentiation factor 9 (GDF9) known as FecG on chromosome 5, and bone morphogenetic protein 15 (BMP15) known as FecX on chromosome X. Bone morphogenetic protein (BMP) genes are members of the transforming growth factor-beta (TGF-β) super-family which are multifunctional cytokines with a 2-fold function and are expressed in a variety of cells. BMPs were originally identified based on their ability to produce ectopic bone formation when implanted within the soft tissue in vivo. They also play roles in embryonic development, homeostasis, repairing of various tissue patterning, cell differentiation, and apoptosis. The BMP15 gene regulates granulose cell proliferation and differentiation by promoting granulosa cell mitosis, suppressing follicle-stimulating hormone receptor expression, and stimulating the kit ligand expression; hence, this gene plays a pivotal role in female fertility in mammals. The aim of this study was to investigate tissue-specific mRNA expression profile of BMP15 gene in Raini cashmere goat using Real Time PCR.
 
Materials and Methods
Tissue samples (3 repetitions of each tissue) were taken from ovary, uterus, uterine horn, oviduct, skeletal muscle, subcutaneous fat, heart, liver, lung, kidney, spleen and adrenal   during slaughter at the slaughterhouse from two goats. RNA extraction from tissues and cDNA synthesis were performed. Relative gene expression of BMP15 was done applying Real Time PCR using SYBR Green method. GAPDH gene was used as housekeeping gene. Pfaffl method was used to analyze achieved data.
 
Results  
BMP15 gene expression in ovary, uterus, uterine horn, oviduct, skeletal muscle, subcutaneous fat, heart, liver, lung, kidney, spleen and adrenal tissues using Real Time PCR in studied goats demonstrated that BMP15 gene is expressed only in the ovary tissue and is not expressed in other studied tissues.
 
Conclusions
Based on the results of the present study and the results of other researchers, it can be concluded that BMP15 gene plays an important role in ovary and as a result in fertility, because in the present study it was found that BMP15 is expressed only in ovary tissue. Therefore, BMP15 is likely to be essential for female fertility, and the results of this study provide a basis for future research to describe the role of BMP15 gene as a candidate gene for better fertility and normal physiology in domestic animals, especially goats.

کلیدواژه‌ها [English]

  • BMP15 gene
  • gene expression
  • Raini cashmere goat
  • tissue

مراجع

توحیدی نژاد فاطمه، محمدآبادی محمدرضا، اسمعیلی زاده کشکوئیه علی، نجمی نوری عذرا (1393) مقایسه سطوح مختلف بیان ژنRheb  در بافت های مختلف بز کرکی راینی. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 6(4)، 50-35.
جعفری دره در امیر حسین، محمدآبادی محمدرضا، اسمعیلی زاده کشکوئیه علی، ریاحی مدوار علی (1395) بررسی بیان ژن CIB4  در بافت­های مختلف گوسفند کرمانی با استفاده از Real Time qPCR. مجله پژوهش در نشخوارکنندگان 4(4)، 132-119.
حسنی محمدنبی، اسدی فوزی مسعود، اسمعیلی زاده کشکوئیه علی، محمدآبادی محمدرضا (1389) آنالیز ژنتیکی صفات رشد در بز کرکی راینی با استفاده از مدل حیوانی چند متغیره. مجله علوم دامی ایران 41، 329-323.
خدابخش زاده رسول، محمدآبادی محمدرضا (1396). چندشکلی نیمه دوم اگزون ۲ ژن GDF9گوسفند نژاد کرمانی به روش PCR-SSCP و توالی‌یابی. فصلنامه پژوهش های علوم دامی 27(3)، ۵۱ -۶۰.
خدابخش زاده رسول، محمدآبادی محمدرضا، اسماعیلی زاده علی و همکاران (1393). مطالعه جهش های موجود در نیمه اول اگزون ۲ ژن GDF۹گوسفند آمیخته نژاد رومانوف و نژاد کرمانی. فصلنامه پژوهشهای علوم دامی ایران، 6(4)، ۳۹5 -۴۰۳.
خدابخش زاده رسول، محمدآبادی محمدرضا، مرادی حسین و همکاران (1394). شناسایی جهش های نقطه ای G― Aدر موقعیت های ۴۷۷ و ۷۲۱ اگزون شماره دو ژن GDF9گوسفند نژاد کرمانی. ژنتیک نوین 10(2)، ۲۵۹ -۲۶۶.
خدابخش زاده رسول، محمدآبادی محمدرضا، مرادی حسین و همکاران (1394). شناسایی جهش های موجود در نیمه اول (منتهی به۵') اگزون ۲ ژن GDF۹ گوسفندان آمیخته حاصل از تلاقی نژادهای رومانوف و لری بختیاری. فصلنامه تحقیقات تولیدات دامی 4(4)، ۱۵ -۲۶.
عسکری ناهید، باقی زاده امین، محمدآبادی محمدرضا (1389). مطالعه تنوع ژنتیکی در چهار جمعیت بز کرکی راینی با استفاده از نشانگرهای ISSR. مجله ژنتیک نوین 5، 56-49.
عسکری ناهید، محمدآبادی محمدرضا، بیگی نصیری محمدتقی و همکاران (1378). مطالعه تنوع ژنتیکی بز کرکی راینی با استفاده از نشانگرهای ربزماهواره. مجله دانش کشاورزی 18، 161-155.
علینقی­زاده روح­الله، محمدآبادی محمدرضا، زکی­زاده سونیا (1389) چند شکلی اگزون 2 ژن BMP15 در بز قرمز جبال بارز. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2(1)،80-69.
محمدآبادی محمدرضا (1390) ارتباط چندشکلی ژن IGFBP-3 با صفات کرک در بز کرکی راینی. مجله ژنتیک نوین 7، 120-115.
محمدآبادی محمدرضا (1398) بیان ژن کالپاستاتین در بز کرکی راینی با استفاده از Real Time PCR. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 11(4)،234-219.
محمدآبادی محمدرضا (1398). بیان ژن Dlk1 در بز کرکی راینی با استفاده از Real Time PCR . مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 11(3)، 205-191.
محمدآبادی محمدرضا‎ (1399). بیان ژن ESR1 در بز کرکی راینی با استفاده از Real Time PCR‎. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 12 (1)، 177-192‎.
محمدی نژاد فاطمه، محمدآبادی محمدرضا، برازنده ارسلان (1396). برآورد فراسنجه های ژنتیکی زنده مانی در بزغاله های کرکی راینی با استفاده از دو مدل خطی و ویبال‎. علوم دامی ایران (علوم کشاورزی ایران) 48 (2)، 297-304.
محمودی مریم ، آیت اللهی مهرجردی احمد ، محمدآبادی محمدرضا (1398). تنوع ژنتیکی ژن کاپاکازئین درجمعیت بزهای کرکی راینی، سانن و وحشی با تکنیکPCR-RFLP . ژنتیک نوین 14(1)، ۷۳-۷۷.
هادی زاده مرتضی، محمدآبادی محمدرضا، نیازی علی و همکاران (1392). استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیکی در مطالعه اگزون شماره ۲ ژن GDF۹ در بزهای تالی و بیتال. ژنتیک نوین 8(3)، 288-283.
هادی زاده مرتضی، نیازی علی، محمدآبادی محمدرضا و همکاران (1393). بررسی بیوانفورماتیکی اگزون شماره دو ژن BMP15 در بزهای تالی و بیتال. ژنتیک نوین 9(1)، 120-117.
 
References
Alinaghizadeh R, Mohammadabadi MR, Zakizadeh S (2010) Exon 2 of BMP15 gene polymorphismin Jabal Barez Red Goat. Agric Biotechnol J 2, 69-80 (In Persian).
Aminafshar M, Bahrampour V, Baghizadeh A et al. (2014) CD44 gene expression in mature, immature oocytes and fetal kermani, baluchi sheep and rayeni, tali goats. J cell Anim Biol 8, 156-160.
Askari N, Baghizadeh A, Mohammadabadi MR (2008) Analysis of the genetic structure of Iranian indigenous Raeni cashmere goat populations using microsatellite markers. Biotechnol 2, 1-4.
Askari N, Baghizadeh A, Mohammadabadi MR (2010) Study of genetic diversity in four populations of Raeini Cashmere goat using ISSR markers. Modern Genet J 5, 49-56 (In Persian).
Askari N, Mohammadabadi MR, Beygi Nassiry MT et al. (2009) Study of Genetic Diversity of Raeini Cashmere Goat Based on Microsatellite Markers. Journal of Agricultural Science 18, 155-161 (In Persian).
Auclair S, Rossetti R, Meslin C et al. (2013) Positive selection in bone morphogenetic protein 15 targets a natural mutation associated with primary ovarian insufficiency in human. PLoS One 8, e78199.
Baghizadeh A, Bahaaddini M, Mohamadabadi MR, Askari N (2009) Allelic Variations in Exon 2 of Caprine MHC Class II DRB3 Gene in Raeini Cashmere Goat. Am-Eurasian J Agric Environment Sci 6, 454-459.
Cui HX, Zhao SM, Cheng ML et al. (2009) Cloning and Expression Levels of Genes Relating to the Ovulation Rate of the Yunling Black Goat. Biol Reprod 80, 219–226. 
Di Pasquale E, Beck-Peccoz P, Persani L (2004) Hypergonadotropic ovarian failure associated with an inherited mutation of human bone morphogenetic protein-15 (BMP15) gene. Am J Hum Genet 75, 106–111.
Dube JL,Wang P, Elvin J et al. (1998) The bone morphogenetic protein 15 gene is X-linked and expressed in oocytes. Mol Endocrinol 12,1809–1817.
Esmaeili NAV, Esmaeilizadeh AK, Ayatolahi AM (2020) Genetic diversity of leptin gene intron 2 in wild and native and exotic goat breeds in Iran. J Microbiol Biotechnol Food Sci 9, 1110-1113.
Gholamhoseini GF, Mohammadabadi MR, Asadi Fozi M (2018) Polymorphism of the growth hormone gene and its effect on production and reproduction traits in goat. Iran J Appl Anim Sci 8, 653-659.
Gilchrist RB, Lane M, Thompson JG (2008) Oocyte-secreted factors: regulators of cumulus cell function and oocyte quality. Hum Reprod Update 14, 159–177.
Gooki FG, Mohammadabadi MR, FoziOZ MA, Soflaei M (2019) Association of Biometric Traits with Growth Hormone Gene Diversity in Raini Cashmere Goats. Walailak J Sci Technol 16, 499-508.
Hadizadeh M, Mohammadabadi MR, Niazi A, Esmailizadeh AK, Mehdizadeh Y G, Molaei S (2013). Use of bioinformatics tools to study exon 2 of GDF9 gene in Tali and Beetal goats. Modern Genet J 8, 283-288 (In Persian).
Hadizadeh M, Mohammadbadi MR, Niazi A et al. (2014a). Search for polymorphism in growth and differentiation factor 9 (GDF9) gene in prolific beetal and tali goats (Capra hircus). J Biodiver Environ Sci 4, 186-191.
Hadizadeh M, Niazi A, Mohammad Abadi M, Esmailizadeh A, Mehdizadeh Gazooei Y (2014b) Bioinformatics analysis of the BMP15 exon 2 in Tali and Beetal goats. Modern Genet J 9, 117-120 (In Persian).
Hanrahan JP, Gregan SM, Mulsant P et al. (2004) Mutations in the genes for oocyte-derived growth factors GDF9 and BMP15 are associated with both increased ovulation rate and sterility in Cambridge and Belclare sheep (Ovis aries). Biol Reprod 70, 900-909.
Hassani MN, Asadi Fozi M, Esmailizadeh AK, Mohammadabadi MR (2010). A genetic analysis of growth traits in Raieni Cashmere goat using multivariate animal model. Iran J Anim Sci 41, 323-329 (In Persian).
Jafari Darehdor AH, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh AK, Riahi Madvar A (2016) Investigating expression of CIB4 gene in different tissues of Kermani Sheep using Real Time qPCR. J Rumin Res 4, 119-132 (In Persian).
Khodabakhshzadeh R, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh Koshkoieh A et al. (2015b). Study of mutations available in first-halfexon 2 of GDF9 gene in crossbred sheep born from crossing of Romanov rams with Kermani ewes. Iran J Anim Sci Res 6, 395-403 (In Persian).
Khodabakhshzadeh R, Mohammadabadi MR, Moradi H, Esmailizadeh AK (2016). Identification of available mutations in the first-half (from 5’ end) of exon 2 of GDF9 gene in crossbred sheep from crossing of Romanov and Lori-Bakhtiari breeds. Anim Prod Res 4, 15-26 (In Persian).
Khodabakhshzadeh R, Mohammadabadi MR, Moradi H et al. (2015a). Identify of G―›A point mutation at positions 477 and 721 in exon 2 of GDF9 gene in Kermani sheep. Modern Genet J 10, 261-268 (In Persian).
Khorshidi M, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh AK et al. (2019) Comparison of artificial neural network and regression models for prediction of body weight in Raini Cashmere goat. Iran J Appl Anim Sci 9, 453-461.
Lan ZJ, Gu P, Xu X et al. (2003) CNF-dependent repression of BMP-15 and GDF-9 mediates gamete regulation of female fertility. EMBO J 22, 4070–4081.
McDonald NQ, Hendrickson WA (1993) A structural superfamily of growth factors containing a cystine knot motif. Cell 73, 421–424.
McGrath SA, Esquela AF, Lee S (1995) Oocyte-specific expression of growth/differentiation factor-9. Mol Endocrinol 9, 131–136.
McPherron AC, Lee SJ (1993) GDF-3 and GDF-9: two new members of the transforming growth factor-beta superfamily containing a novel pattern of cysteines. J Biol Chem 268, 3444–3449.
Mahmoodi M, Ayatollahi Mehrjerdi A, Mohammadabadi MR (2019) Genetic diversity of kappa-casein gene in Raini Cashmere, Saanen and Wild goats using PCR-RFLP. Modern Genet J 14, 73-77 (In Persian).
Moghadaszadeh M, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh Koshkoieh A (2015) Association of Exon 2 of BMP15 Gene with the Litter Size in the Raini Cashmere Goat. Genet the 3rd Millennium 13, 4062-4067.
Mohammadabadi MR (2012) Relationships of IGFBP-3 gene polymorphism with cashmere traits in Raini Cashmere goat. Modern Genet J 7, 115-120 (In Persian).
Mohammadabadi MR (2019a) Dlk1 gene expression in Raini Cashmere goat using Real Time PCR. Agric Biotechnol J 11(3), 191-205 (In Persian).
Mohammadabadi MR (2019b) Expression of calpastatin gene in Raini Cashmere goat using Real Time PCR. Agricultural Biotechnology Journal 11 (4), 219-235 (In Persian).
Mohammadabadi MR (2020) Expression of ESR1 gene in Raini Cashmere goat using Real Time PCR. Agric Biotechnol J 12 (1), 177-192 (In Persian).
Mohammadabadi MR, Jafari AHD, Bordbar F (2017) Molecular analysis of CIB4 gene and protein in Kermani sheep. Brazil J Medic Biol Res 5, e6177.
Mohammadabadi MR, Tohidinejad F (2017) Charachteristics determination of Rheb gene and protein in Raini Cashmere goat. Iran J Appl Anim Sci 7, 289-295.
Mohammadinejad F, Mohammadabadi MR, Barazandeh A (2017) Estimating genetic parameters of kid survival in Raini Cashmere goat using linear and Weibul models. Iran J Anim Sci 48, 297-304 (In Persian).
Molaei Moghbeli S, Barazandeh A, Vatankhah M, Mohammadabadi MR (2013) Genetics and non-genetics Parameters of body Weight for Post WEANING Traits in Raini Cashmere goats. Trop Anim Health Prod 45, 1519-24.
Moore RK, Shimasaki S (2005) Molecular biology and physiological role of the oocyte factor, BMP-15. Mol Cell Endocrinol 234, 67–73.
Otsuka F, Shimasaki S (2002) A negative feedback system between oocyte bone morphogenetic protein 15 and granulosa cell kit ligand: its role in regulating granulosa cell mitosis. Proc Natl Acad Sci USA 99, 8060–8065.
Pan ZY, Di R, Tang QQ et al. (2015) Tissue-specific mRNA expression profiles of GDF9, BMP15, and BMPR1B genes in prolific and non-rolific goat breeds. Czech J Anim Sci 60, 452–458 
Persani L, Rossetti R, Cacciatore C, Bonomi M (2009) Primary ovarian insufficiency: X chromosome defects and autoimmunity. J Autoimmun 33, 35–41.
Persani L, Rossetti R, Pasquale ED et al. (2014) The fundamental role of bone morphogenetic protein 15 in ovarian function and its involvement in female fertility disorders. Human Reprod Update 20, 869–883.
Pfaffl MW, Horgan GW, Dempfle L (2002) Relative expression software tool (REST©) for group-wise comparison and statistical analysis of relative expression results in real-time PCR. Nucleic Acids Res 30, e36.
Silva JRV, Van Der Hurk R, Van Tol HTA et al. (2004) Expression of Growth Differentiation Factor 9 (GDF9), Bone Morphogenetic Protein 15 (BMP15), and BMP Receptors in the Ovaries of Goats. Mol Reprod Develop 70,11–19.
Tohidi nezhad F, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh AK, Najmi Noori A (2015) Comparison of different levels of Rheb gene expression in different tissues of Raini Cashmir goat. Agric Biotechnol J 6, 35-50 (In Persian).
Toniolo D (2006) X-linked premature ovarian failure: a complex disease. Curr Opin Genet Dev 16, 293–300.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 12، شماره 3
آبان 1399
صفحه 191-208

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار