اندازه گیری الگوی بیان نسبی ژن UCP2 در بافت‌های مختلف بز کرکی راینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد بخش علوم دامی دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 بخش علوم دامی، دانشگاه ملی کشاورزی بیلا تسرکوا، بیلا تسرکوا، اکراین.

3 دانشگاه ملی کشاورزی بیلا تسرکوا، بیلا تسرکوا، اوکراین

4 دانشگاه ملی کشاورزی سومی، سومی، اوکراین

5 دانشیار، گروه فناوری‌های تولید و فرآوری دام، دانشگاه دولتی پودیلیا، اوکراین

6 دانشیار، گروه فناوری های تولید و فرآوری دام، دانشگاه دولتی پودیلیا، اوکراین

چکیده

هدف: بز کرکی راینی یکی از مهمترین نژادهای بز در ایران است. این حیوانات هم برای تولید گوشت و هم برای تولید کرک نگهداری می­شوند. عواملی همچون استرس اکسیداتیو، پراکسیداسیون لیپیدها و تغییر خاصیت‌های غشایی از جمله عواملی هستند که باعث مرگ سلول‌های زایا در مراحل مختلف نمو می‌شوند و نهایتا پیامدهای منفی بر تولید و تولیدمثل دارند. در راستای مطالعه این روند، ژن UCP2 پروتئینی از غشای داخلی اندامک میتوکندری و متعلق به خانواده پروتئین‌های غیر مزدوج است که نقش مهمی در کاهش پتانسیل غشای اندامک میتوکندری و اتلاف انرژی متابولیک با جلوگیری از تجمع استرس اکسیداتیو دارد. همچنین، این ژن در فیزیولوژی بافت‌های مختلف دخیل است و ایزوفرم غالب پروتئین‌های غیر مزدوج آن نقش مهمی در مهار التهاب و مهار مرگ سلولی دارد. از این‌رو، هدف از پژوهش حاضر بررسی میزان بیان نسبی ژن UCP2 در بافت‌های مختلف بز کرکی راینی با استفاده از تکنیک Real Time PCR بود.
مواد و روش‌ها: بدین‌منظور، نمونه‌برداری از بافت‌های عضله سردست، راسته، ران، قلب، بیضه، کبد و چربی پشت کمر (از هر بافت 3 تکرار) چهار رأس بز کرکی راینی با وزن تقریباً یکسان در زمان کشتار انجام شد. RNA کل بافت‌های عضله سردست، راسته، ران، قلب، بیضه، کبد و چربی پشت کمر استخراج و cDNA آن‌ها ساخته شد. برای بررسی میزان نسبی بیان ژن‌ها از واکنش Real Time PCR به روش رنگ غیر اختصاصی سایبرگرین استفاده شد. در این مطالعه از ژن GAPDH بعنوان کنترل داخلی استفاده گردید. از نرم‌افزار Prism، جهت تجزیه و تحلیل داده های خام، تجزیه ‌و تحلیل داده‌های حاصل از Real Time PCR و محاسبه مقدار تغییرات بیان ژن، استفاده شد.
نتایج: نتایج این مطالعه نشان داد که ژن UCP2 در تمامی بافت‌های بررسی شده بیان شده است و بیشترین سطح بیان در بافت عضله سردست (5/9 برابر) و راسته (5/4 برابر) و کمترین سطح بیان در بافت های چربی پشت کمر (3/1) و کبد (5/1 برابر) مشاهده شد (01/0>P).
نتیجه‌گیری:  با توجه به این که ژن UCP2 در همه بافت‌های مورد مطالعه بیان شده است و مقدار بیان متفاوتی در بافت‌های گوناگون داشته است، می‌توان نتیجه گرفت که این ژن در مکانیسم‌ها و فعالیت‌های مختلف نقش دارد. بنابراین، می‌توان با انجام آزمایش‌های تکمیلی و درک مکانیسم‌های مربوطه، علت تغییر بیان را یافت و در بهبود عملکرد دام‌ها با استفاده از تغییر بیان این ژن اقدام نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Measuring the relative expression pattern of the UCP2 gene in different tissues of the Raini Cashmere goat

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Mohammadabadi 1
  • Olena Babenko Ivanivna 2
  • Oleksandr Borshch 3
  • Oleksandr Kalashnyk 4
  • Yulia Ievstafiieva 5
  • Vita Buchkovska 6
1 Professor of Animal Science Department, Shahid Bahonar University of Kerman
2 Department of Animal Science, Bila Tserkva National Agrarian University, Bila Tserkva, Ukraine.
3 Bila Tserkva National Agrarian University, Bila Tserkva, Ukraine
4 Sumy National Agrarian University, Sumy, Ukraine
5 Associate professor, Department of Technologies of Livestock Production and processing, Higher Educational Institution “Podillia State University”, Ukraine
6 Associate Professor, Department of Technologies of Livestock Production and processing, Higher Educational Institution “Podillia State University”, Ukraine
چکیده [English]

Objective
The Raini cashmere goat is one of the most momentous Iranian goat breeds. These animals are bred for production of not only cashmere but also meat. Factors such as lipid peroxidation, oxidative stress, and changes in membrane properties are among the factors that cause the death of germ cells at different stages of development and ultimately have a negative effect on production and reproduction. To investigate this process, the UCP2 gene, a protein from the inner membrane of the mitochondrial organelle that pertains to uncoupling proteins family that performs a dominant function in reducing the membrane potential of the mitochondrial organelle and the loss of metabolic energy by preventing the accumulation of oxidative stress, was studied. Moreover, this gene is implicated in the physiology of several tissues, and the dominant isoform of its unconjugated proteins performs a dominant function in preventing inflammation and inhibiting cell death. The goal of the present study was therefore to consider the relative expression level of the UCP2 gene in several tissues of the Raini cashmere goat applying the Real-Time PCR technique.
Materials and Methods
For this purpose, samples of humeral muscle, back muscle, femur muscle, spleen, heart, testis, liver and back fat tissues (three replicates of each tissue) were collected from four Raini cashmere goats of approximately the same weight at the time of slaughter. Total RNA of these tissues was extracted and their cDNA amplified. Real-Time PCR reaction using the non-specific SYBR Green dye method was performed to examine the relative gene expression. In this study, the GAPDH gene was used as an internal control. Prism software was applied to analyze the raw data, analyze the data got from Real-Time PCR and calculate the extent of changes in gene expression.
Results
The results of current investigation showed that the UCP2 gene was expressed in all tissues examined, with the highest expression level in the humeral muscle tissue (9.5-fold) and back muscle (4.5-fold), while the lowest expression level was observed in the back fat tissue (1.3-fold) and liver (1.5-fold) (P<0.01).
Conclusions
Considering that the UCP2 gene was expressed in all tissues examined and showed different expression levels in the different tissues, it could be inferred that this gene performs a function in different mechanisms and activities. Therefore, by conducting further experiments and understanding the relevant mechanisms, the cause of the change in expression can be found and action can be taken to improve livestock performance by changing the expression of this gene.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Livestock
  • Real Time PCR
  • tissue
  • UCP2 gene

مراجع

 Adam-Vizi V & Chinopoulos C (2006) Bioenergetics and the formation of mitochondrial reactive oxygen species. Trends Pharmacol Sci 27, 639-645.
An Q, Zhou H, Hu J, et al. (2018) Sequence and Haplotypes Variation of the Ovine Uncoupling Protein-1 Gene (UCP1) and Their Association with Growth and Carcass Traits in New Zealand Romney Lambs. Genes 9, e189.
Barazandeh A, Mohammadabadi MR, Ghaderi-Zefrehei M, Nezamabadi-Pour H (2016) Genome-wide analysis of CpG islands in some livestock genomes and their relationship with genomic features. Czech J Anim Sci 61(11), 487–495.
Berardi MJ, Shih WM, Harrison SC, Chou JJ (2011) Mitochondrial uncoupling protein 2 structure determined by NMR molecular fragment searching. Nature 476(7358), 109-113.
Bugge AM, Siersbæk M, Madsen S, et al. (2010) A novel intronic peroxisome proliferator activated receptor γ enhancer in the uncoupling protein (UCP) 3 gene as a regulator of both UCP2 and -3 expression in adipocytes. J Biol Chem 285(23), 17310-17317.
Collins P, Jones C, Choudhury S, et al. (2005) Increased expression of uncoupling protein 2 in HepG2 cells attenuates oxidative damage and apoptosis. Liver Int 25(4), 880-887.
Cortright R, Zheng D, Jones J, et al. (1999) Regulation of skeletal muscle UCP-2 and UCP-3 gene expression by exercise and denervation. Am J Physiol 276(1), E217-221.
Echtay KS, Murphy MP, Smith RAJ, et al. (2002) Superoxide activates mitochondrial uncoupling protein 2 from the matrix side. Studies using targeted antioxidants. J Biol Chem 277(49), 47129-47135.
Felipe F, Bonet M, Ribot J, Palou A (2003) Up-regulation of muscle uncoupling protein 3 gene expression in mice following high fat diet, dietary vitamin A supplementation and acute retinoic acid-treatment. Int J Obes Relat Metab Disord 27(1), 60–69.
Ferreira L, Menck Soares MA, Rodrigues MT, et al. (2020) UCP2 and PPARG gene polymorphisms and their association with milk yield and composition traits in goats. Small Rumin Res 192, e106210.
Fleury C, Neverova M, Collins S, et al. (1997) Uncoupling protein-2: a novel gene linked to obesity and hyperinsulinemia. Nat Genet 15, 269-272.
Green DR, Kroemer G (2004) The pathophysiology of mitochondrial cell death. Science 305, 626-629.
Isaksson B, Rippe C, Simonoska R, et al. (2002) Obstructive jaundice results in increased liver expression of uncoupling protein 2 and intact skeletal muscle glucose metabolism in the rat. Gastroenterology 37(1), 104-111.
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.
Jiang Y, Xie M, Chen W, et al. (2014) The sheep genome illuminates biology of the rumen and lipid metabolism. Science 344(6188), 1168-1173.
Joseph J, Koshkin V, Zhang C, et al. (2002) Uncoupling protein 2 knockout mice have enhanced insulin secretory capacity after a high-fat diet. Diabetes 51(11), 3211–3219.
Krauss S, Zhang CY, Lowell BB (2002) A significant portion of mitochondrial proton leak in intact thymocytes depends on expression of UCP2. Proc Nat Acad Sci USA 99, 118-122.
Lee K, Lee I, Han J, et al. (2005) Effects of recombinant adenovirus-mediated uncoupling protein 2 overexpression on endothelial function and apoptosis. Circ Res 96(11), 1200–1207.
Li YC, Hu XQ, Xiao LJ, et al. (2006) An oligonucleotide microarray study on gene expression profile in mouse testis of experimental cryptorchidism. Front Biosci 11, 2465-2482.
Masaki T, Yoshimatsu H, Kakuma T, et al. (1997) Enhanced expression of uncoupling protein 2 gene in rat white adipose tissue and skeletal muscle following chronic treatment with thyroid hormone. FEBS Lett 418(3), 323–326.
Mattiasson G, Sullivan P (2006) The emerging functions of UCP2 in health, disease, and therapeutics. Antioxid Redox Signal 8(1-2), 1-38.
McLeod CJ, Aziz A, Hoyt RF, et al. (2005) Uncoupling proteins 2 and 3 function in concert to augment tolerance to cardiac ischemia. J Biol Chem 280, 33470-33476.
Mohammadabadi M, Golkar A, Askari Hesni M (2023) The effect of fennel (Foeniculum vulgare) on insulin-like growth factor 1 gene expression in the rumen tissue of Kermani sheep. Agricultural Biotechnology Journal 15(4), 239-256.
Mohammadabadi MR, Asadollahpour H (2021) Leptin gene expression in Raini Cashmere goat using Real-Time PCR. Agric Biotechnol J 13 (1), 197-214.
Mohammadabadi MR, Kheyrodin H, Latifi A, Babenko OI (2022) mRNA expression profile of DNAH1 gene in testis tissue of Raini Cashmere goat. Agric Biotechnol J 14 (3), 243-256 (In Persian).
Mohammadabadi MR, Tohidinejad F (2017) Charachteristics determination of Rheb gene and protein in Raini Cashmere goat. Iran J Appl Anim Sci 7, 289-295.
Noori AN, Behzadi MRB, Mohammadabadi MR (2017) Expression pattern of Rheb gene in Jabal Barez Red goat. Indian J Anim Sci 87 (11), 1375-1378.
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.
Pierelli G, Stanzione R, Forte M, et al. (2017) Uncoupling Protein 2: A key player and a potential therapeutic target in vascular diseases. Oxidative Med Cell Longevity 2017, e7348372.
Restelli L, Lecchi C, Invernizzi G, et al. (2015) UCP1 and UCP2 expression in different subcutaneous and visceral adipose tissue deposits in 30 days old goat kids and effect of fatty acid enriched diets. Res Vet Sci. 100, 131-137.
Ricquier D, Bouillaud F (2000) Mitochondrial uncoupling proteins: from mitochondria to the regulation of energy balance. Physiology 529(1), 3–10.
Ruzicka M, skobisova E, Dlaskova A, et al. (2005) Recruitment of mitochondrial uncoupling protein UCP2 after lipopolysaccharide induction. Biochem Cell Biol 37(4), 809–821.
Safaei SMH, Mohammadabadi M, Moradi B, et al. (2024). Role of fennel (foeniculum vulgare) seed powder in increasing testosterone and IGF1 gene expression in the testis of lamb. Gene Express 23(2), 98-105.
Shokri S, Khezri A, Mohammadabadi M, Kheyrodin H (2023). The expression of MYH7 gene in femur, humeral muscle and back muscle tissues of fattening lambs of the Kermani breed. Agric Biotechnol J 15 (2), 217-236.
Xu J, Xu Z, Jiang Y, et al. (2000) Cryptorchidism induces mouse testicular germ cell apoptosis and changes in bcl-2 and bax protein expression. J Environ Pathol Toxicol Oncol 19, 25-33.
Zhang K, Shang Y, Liao S, et al. (2007) Uncoupling protein 2 protects testicular germ cells from hyperthermia-induced apoptosis. Biochem Biophys Res Commun 360, 327-332.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 16، شماره 3
مهر 1403
صفحه 317-332

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار