بررسی تفاوت های سیستم گاباارژیک هیپوتالاموس مرغ های تخم گذار تجاری لگهورن سفید و مرغ بومی براساس داده های RNA-Seq

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران

2 دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران

چکیده

هدف: گابا اسید آمینه ی غیر پروتئینی است که از دکربوکسیله شدن گلوتامات توسط آنزیم گلوتامات دکربوکسیلاز بدست می آید. سیستم عصب مرکزی مملو از این اسیدآمینه می باشد، که به عنوان نورترانسمیتر اصلی مهاری در مغز عمل میکند. اثر بیولوژیک گابا بواسطه گیرنده های A,Bو C رخ می دهد که نوع A یونوتروپیک و دو نوع دیگر متابوتروپیک می باشند. وضعیت بیان ژنهای مسیر گاباارژیک در شرایط فیزیولوژیک مختلف متفاوت می باشد. یکی از این شرایط کرچی در طیور است که بررسی تحول این مسیر در وضعیت مرغ های با کرچی زیاد و بدون کرچی به کشف آن کمک خواهد کرد. مواد و روش ها:ابتدا داده های مربوطه از پایگاه NCBI با شماره دسترسی DRA008396 در فرمت SRA دانلود گردیدند. در ادامه برای بررسی کیفیت داده ها از نرم افزار FastQC و برای ترمیم داده ها و حذف آداپتورها از نرم افزار Trimmomatic استفاده گردید. از وبسایت هستی شناسی برای تعیین مسیرهای متابولیکی ژنها و از نرم افزار STRING در جهت رسم شبکه ژنی و ژنهای هاب استفاده شد. نتایج: در هیپوتالاموس مرغ های لگهورن غیر کورچ و مرغهای بومی کرچ 2943 ژن بیان شده مشاهده شد. که پس از آنالیز مسیر 7ژن مرتبط با مسیرهای گاباارژیک شناسایی شدند. این ژنها شامل آنزیم های تبدیل کننده گلوتامات به گابا دو نوع می باشند که GAD1 و GAD2 می باشد .هر دوی این آنزیم ها در مرغ های بومی کرچ در مقایسه با مرغ لگهورن کاهش بیان را نشان داد. گیرنده گابا A و G وB به طور معنی داری کاهش و گیرنده گابا نوع A زیرواحد Pi و گیرنده C زیرواحد R1 افزایش بیان در مرغ های بومی دچار کرچی نسبت به مرغ لگهورن در دادهای ترانسکریپتوم مشاهده شدند. نتیجه گیری: از بررسی مقایسات ترانسکریپتوم مسیر گاباارژیک هیپوتالاموس میان مرغ لگهورن و مرغ بومی تفاوت معنی دار گیرنده ها، آنزیم های سنتز کننده گابا مشاهده گردید. در مرغ های تخم گذار گابا و گیرنده های آن بیان ژن بالایی دارند و احتمالاً از بررسی مسیر گاباارژیک در مراحل مختلف دوره تولید مرغ های تخم گذار مشاهدات قابل توجهی متبادر خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation on Hypothalamic GABAergic system difference of local and Leghorn hens based on RNA-Seq dataset

نویسندگان [English]

  • Yadollah Badakhshan 1
  • Zahra Roudbari 2
  • Arsalan Barazandeh 2
1 Assistant Professor Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Jiroft, Jiroft, Iran
2 Associate Professor, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Jiroft, Jiroft, Iran.
چکیده [English]

Objective: g-Aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid synthesized by decarboxylation of glutamate by the enzyme glutamic acid decarboxylase. The central nervous system (CNS) contains uniquely high concentrations of GABA, and GABA serves as a major inhibitory neurotransmitter. The biological effects of the amino acid neurotransmitter GABA are mediated by ionotropic GABA-A receptors, a family of ion channels, and by the metabotropic GABA-B receptor, a receptor coupled to the inhibitory G-protein. Gene expression Status of GABAergic circuit is changed under different physiological conditions. Broodiness is one of those conditions. Investigation on high broodiness occurrence breed and breed without broodiness would be able to declare this discrepancy of different in egg lying and broodiness condition. Material and methods: available dataset of hypothalamus gene expression were downloaded from NCBI (http://www.ncbi.nlm.- nih.gov/sra/SRP082125). The transcriptional profiling of hypothalamus samples from leghorn and local hen in non-broodiness and broodiness condition respectively was carried out at 2 samples for treated and 2 samples for control group. The quality control of sequencing reads was carried out by FastQC software. Filtered reads were evaluated with FastQC. String database was used for the retrieval of interacting genes and Cytoscape software was used to visualize the network. Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) pathway analysis. Results: In hypothalamus of non-broodiness and broodiness hens 2943 genes was expressed. After searching gene ID and analyzing 7 genes was identified as a GABAergic pathway. two enzymes involved in converting Glutamat to GABA, including GAD1 and GAD2. Both of them had down-regulation of expression in local hen compared to Leghorn hens. Gene reduction of GABAA, G and B receptors, gene increase expression of GABAA subunit of Pi and GABAC subunit of R1 was observed in local hen compared to Leghorn hens. Conclusion: with investigation on transcription of GABAergic pathway of local and Leghorn hens, both GABA synthetic enzymes and GABA receptors showed significant difference. This showed more GABA receptor and GABA synthetic enzymes gene expression in lying hen and probably with survey of GABAergic pathway during different phase of egg production, more noticeable result would be declared.

کلیدواژه‌ها [English]

  • laying hen
  • Broodiness
  • hypothalamus
  • GABA
  • gene expression

مراجع

جعفری احمدآبادی سید علی اصغر، عسکری­همت حشمت­اله، محمدآبادی محمدرضا، اسدی فوزی مسعود،  منصوری بابهوتکی مهدی (1402) تاثیر شاهدانه بر بیان ژن DLK1 در بافت‌ قلب بره‌های کرمانی. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی، 15(1)، 217-234.
محمدآبادی محمدرضا (1399) بیان ژن ESR1 در بز کرکی راینی با استفاده از real time PCR‎. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 12(1)، 192-177.
محمدآبادی محمدرضا، اسدالله پور نعنایی حجت (1400) بیان ژن لپتین در بز کرکی راینی با استفاده ازReal Time PCR.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 13(1)، 214-197.   
محمدآبادی محمدرضا (1398) بیان ژن کالپاستاتین در بز کرکی راینی با استفاده از Real Time PCR. . مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 11(4)، 235-219.
References
Arcelli P, Frassoni C, Regondi MC et al. (1997) GABAergic Neurons in Mammalian Thalamus: A Marker of Thalamic Complexity? Brain Res Bull 42, 27-37.
Arrati PG, Carmona C, Dominguez G et al. (2006) GABA receptor agonists in the medial preoptic area and maternal behavior in lactating rats. Physiol Behav 87, 51-65.
Barazandeh A, Mohammadabadi MR, Ghaderi-Zefrehei M, et al. (2016) Predicting CpG Islands and Their Relationship with Genomic Feature in Cattle by Hidden Markov Model Algorithm. Iranian Journal of Applied Anim Sci 6 (3), 571-579.
Barazandeh A, Mohammadabadi MR, Ghaderi-Zefrehei M, Rafeied F, Imumorin IG 2019. Whole genome comparative analysis of CpG islands in camelid and other mammalian genomes. Mammal Biol 98, 73-79.
Bungo T, Izumi T, Kawamura K et al. (2003) Intracerebroventricular injection of muscimol, baclofen or nipecotic acid stimulates food intake in layer-type, but not meat-type, chicks. Brain Res 993, 235-238.
Ciechanowska MO, Łapot M, Kowalczyk M et al. (2019) Does kisspeptin participate in GABA-mediated modulation of GnRH and GnRH receptor biosynthesis in the hypothalamic-pituitary unit of follicular-phase ewes? Pharmacol Rep 71, 636-643.
DeFazio RA, Heger S, Ojeda SR et al. (2002) Activation of A-type γ-aminobutyric acid receptors excites gonadotropin-releasing hormone neurons. Mol Endocrinol 16, 2872-2891.
Elhussiny MZ, Tran PV, Pham CV et al. (2021) Central GABAA receptor mediates taurine-induced hypothermia and possibly reduces food intake in thermo-neutral chicks and regulates plasma metabolites in heat-exposed chicks. J Therm Biol 98, 102905.
Goto T, Ohya K, Takaya M (2022) Genotype affects free amino acids of egg yolk and albumen in Japanese indigenous breeds and commercial Brown layer chickens. Poult Sci 101, 101582.
Hales TG, Sanderson MJ, Charles AC (1994) GABA has excitatory actions on GnRH-secreting immortalized hypothalamic (GT1-7) neurons. Neuroendocrinology 59, 297-308.
Herbison AE, Moenter SM (2011) Depolarising and hyperpolarising actions of GABAA receptor activation on gonadotrophin‐releasing hormone neurones: Towards an emerging consensus. J Neuroendocrinol 23, 557-569.
Hou L, Yalcinkaya T (2012) Radixin regulates gamma-aminobutyric acid-A receptors in human granulosa cells. Fertil Steril 98, S207.
Jafari Ahmadabadi SAA, Askari-Hemmat H, Mohammadabadi M, et al. (2023) The effect of Cannabis seed on DLK1 gene expression in heart tissue of Kermani lambs. Agric Biotechnol J 15 (1), 217-234 (In Persian).
Jeong S-B, Kim YB, Lee J-W et al. (2020) Role of dietary gamma-aminobutyric acid in broiler chickens raised under high stocking density. Anim Nutr 6, 293-304.
Kosonsiriluk S, Chaiworakul V, Mauro LJ et al. (2016a) Enhanced GABAergic inhibition in the premammillary nucleus of photorefractory turkey hens via GABAA receptor upregulation. Gen Comp Endocrinol 230, 57-66.
Kosonsiriluk S, Chaiworakul V, Thayananuphat A et al. (2016b) GABAergic neurotransmission in the premammillary nucleus of the turkey hypothalamus regulates reproductive seasonality and the onset of photorefractoriness. Neuroendocrinology 103, 678-692.
Liang W, Lu B, Liang C et al. (2019) Effects of heat stress on the development of GABAergic neurons in the HPG axis of Wenchang chicks. Braz J Poult Sci 21.
Lu W, Bromley-Coolidge S, Li J (2017) Regulation of GABAergic synapse development by postsynaptic membrane proteins. Brain Res Bull 129, 30-42.
Masoudzadeh SH, Mohammadabadi MR, Khezri A, et al. (2020) Dlk1 Gene Expression in Different Tissues of Lamb. Iran J Appl Anim Sci 10 (4), 669-677.
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, Asadollahpour Nanaei H (2021) Leptin gene expression in Raini Cashmere goat using Real Time PCR. Agric Biotechnol J 13 (1), 197-214.
Mohammadabadi MR (2019) Expression of calpastatin gene in Raini Cashmere goat using Real Time PCR. Agricultural Biotechnology Journal 11 (4), 219-235.
Moore AM, Abbott G, Mair J et al. (2018) Mapping GABA and glutamate inputs to gonadotrophin‐releasing hormone neurones in male and female mice. J Neuroendocrinol 30, e12657.
Moore AM, Prescott M, Marshall CJ et al. (2015) Enhancement of a robust arcuate GABAergic input to gonadotropin-releasing hormone neurons in a model of polycystic ovarian syndrome. Proceedings of the National Academy of Sciences 112, 596-601.
Peluso JJ, Pappalardo A (1998) Progesterone Mediates its Anti-Mitogenic and Anti-Apoptotic Actions in Rat Granulosa Cells Through a Progesterone-Binding Protein With Gamma Aminobutyric AcidA Receptor-Like Features1. Biol Reprod 58, 1131-1137.
Root AR, Sanford JD, Kavanaugh SI et al. (2004) In vitro and in vivo effects of GABA, muscimol, and bicuculline on lamprey GnRH concentration in the brain of the sea lamprey (Petromyzon marinus). Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 138, 493-501.
Rowley NM, Madsen KK, Schousboe A et al. (2012) Glutamate and GABA synthesis, release, transport and metabolism as targets for seizure control. Neurochemistry International 61, 546-558.
Safaei SMH, Dadpasand M, Mohammadabadi M, et al. (2023) An Origanum majorana Leaf Diet Influences Myogenin Gene Expression, Performance, and Carcass Characteristics in Lambs. Animals 13 (1), 14
Schwartzer JJ, Ricci LA, Melloni Jr RH (2009) Interactions between the dopaminergic and GABAergic neural systems in the lateral anterior hypothalamus of aggressive AAS-treated hamsters. Behav Brain Res 203, 15-22.
Shahsavari M, Mohammadabadi M, Khezri A, et al. (2021) Correlation between insulin-like growth factor 1 gene expression and fennel (Foeniculum vulgare) seed powder consumption in muscle of sheep. Anim Biotechnol 1-11.
Shahsavari M, Mohammadabadi M, Khezri A, et al. (2022) Effect of Fennel (Foeniculum Vulgare) Seed Powder Consumption on Insulin-like Growth Factor 1 Gene Expression in the Liver Tissue of Growing Lambs. Gene Expression 21(2), 21-26.
Silva MS, Prescott M, Campbell RE (2018) Ontogeny and reversal of brain circuit abnormalities in a preclinical model of PCOS. JCI insight 3.
Silva MSB, Desroziers E, Hessler S et al. (2019) Activation of arcuate nucleus GABA neurons promotes luteinizing hormone secretion and reproductive dysfunction: Implications for polycystic ovary syndrome. EBioMedicine 44, 582-596.
Takahashi A, Kwa C, DeBold JF et al. (2010) GABAA receptors in the dorsal raphé nucleus of mice: escalation of aggression after alcohol consumption. Psychopharmacology (Berl) 211, 467-477.
Vaiva G, Thomas P, Ducrocq F et al. (2004) Low posttrauma GABA plasma levels as a predictive factor in the development of acute posttraumatic stress disorder. Biol Psychiatry 55, 250-254.
WANG D-d, ZHANG Y-y, TENG M-l et al. (2022) Integrative analysis of hypothalamic transcriptome and genetic association study reveals key genes involved in the regulation of egg production in indigenous chickens. J Integr Agric 21, 1457-1474.
Xie L, Xie X, Zhou Y et al. (2016) Effect of heat stress on the expression of GABA receptor mRNA in the HPG axis of Wenchang chickens. Braz J Poult Sci 18, 277-282.
XIE Wy, HOU Xy, YAN Fb et al. (2013) Effect of γ‐aminobutyric acid on growth performance and immune function in chicks under beak trimming stress. Anim Sci J 84, 121-129.
Zhang M, ZOU Xt, Li H et al. (2012) Effect of dietary γ‐aminobutyric acid on laying performance, egg quality, immune activity and endocrine hormone in heat‐stressed Roman hens. Anim Sci J 83, 141-147.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 15، شماره 4
آذر 1402
صفحه 161-172

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار