شناسایی و ارتباط چندشکلی‌های تک نوکلئوتیدی اگزون دو ژن لپتین با صفات رشد در گوسفندان لری-بختیاری و زل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی علوم دامی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

هدف: پروتئین لپتین محصول بیان ژن چاقی بوده و عمدتا در بافت چربی تولید می‌گردد، همچنین با مصرف خوراک، رشد و متابولیسم لیپیدها مرتبط است. هدف از این پژوهش، بررسی چندشکلی در جایگاه 271 جفت‌بازی شامل کل اگزون 2 و بخشی از اینترون‌ 2 ژن لپتین در دو نژاد گوسفند لری-‌بختیاری و زل و ارتباط این جایگاه‌ با صفات رشد و تعیین ژنوتیپ‌های مطلوب برای این صفات در گوسفندان مورد مطالعه بود.
مواد و روش‌ها: در مطالعه انجام شده از 373 راس گوسفند شامل 169 راس بره لری-بختیاری از ایستگاه بهنژادی شولی شهرکرد، 74 راس بره لری-بختیاری از کشتارگاه صنعتی شهرستان فارسان و 130 راس گوسفند نژاد زل ایستگاه بهنژادی شیرنگ شهرستان گرگان خونگیری انجام شد. جداسازی DNA با روش بهینه یافته نمکی انجام گرفته‌است. واکنش زنجیره‌ای پلیمزار جهت تکثیر قطعه 271 جفت بازی دربرگیرنده اگزون دوم و بخشی از اینترون دوم ژن لپتین انجام شد.
نتایج: با بررسی قطعه 271 جفت‌بازی (دربرگیرنده اگزون دوم و بخشی از اینترون دوم ژن لپتین) با استفاده از روش تفاوت در شکل فضایی تک رشته‌ای DNA (SSCP) نه الگوی باندی مشاهده شد. پس از توالی یابی الگوهای باندی سه جهش در این بخش شناسایی گردید. جهش اول (A/G) 1416 است که در نژادهای ایرانی نیز دیده شده‌است. جهش دیگر در بخش کدکننده بوده و یک باز سیتوزین وارد توالی می‌گردد (+C 1328) که نتیجه آن تولید پروتئینی ناقص است. سومین جهش در اینترون دوم واقع شده و باز تیمین در نوکلئوتید 1566 به گوانین تبدیل شد. فراوانی‌های آللی در گوسفندان لری-بختیاری و زل به ترتیب برای جهش اول (+C 1328) 552/0 و 935/0، برای جهش دوم (A/G 1416) 359/0 و 039/0و برای جهش سوم (T/C 1566) 179/0 و 065/0 است. از مقایسه توالی‌های حاصله با توالی‌های پایگاه داده NCBI شش ژنوتیپ شناسایی شد.
نتیجه‌گیری: ارزیابی‌های انجام شده در این پژوهش نشان می‌دهند بین ژنوتیپ‌های شناسایی شده در نژاد لری-بختیاری با صفات وزن تولد، افزایش وزن روزانه، کلسترول (p<0.05) و عرض بالای دنبه (p<0.01) رابطه معنی‌داری وجود دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Association of Single Nucleotide Polymorphisms in Exon Two of the Leptin Gene with Growth Traits in Lori-Bakhtiari and Zel Sheep

نویسندگان [English]

  • Parviz Azizi
  • Hossein Moradi Shahrbabak
  • Mohammad Moradi Shahrbabak
  • Sara Nezhadi
Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

Objective
Leptin is a product of the obesity gene expression and is mainly produced in adipose tissue. It is also associated with feed intake, growth, and lipid metabolism. The aim of this study was to investigate the polymorphism of the 271 base pair locus, including the entire exon 2 and part of intron 2 of the leptin gene in two sheep breeds, Lori-Bakhtiari and Zel, and to determine the relationship of this locus with growth traits and identify desirable genotypes for these traits in the studied sheep.
Materials and methods
In this study, blood samples were collected from 373 sheep, including 169 Lori-Bakhtiari lambs from the Sholi Breeding Station in Shahrekord, 74 Lori-Bakhtiari lambs from the industrial slaughterhouse of Farsan County, and 130 Zel sheep from the Shirang Breeding Station in Gorgan County. DNA extraction was performed using an optimized salting-out method. A 271-base pair (bp) fragment encompassing exon 2 and a portion of intron 2 of the leptin gene was amplified via polymerase chain reaction (PCR).
Results
Analysis of the 271-bp fragment (covering exon 2 and part of intron 2 of the leptin gene) using single-strand conformation polymorphism (SSCP) revealed nine distinct banding patterns. Sequencing of these patterns identified three mutations in this region. The first mutation (A/G 1416) has been previously reported in Iranian sheep breeds. The second mutation, located in the coding region, involves the insertion of a cytosine base (+C 1328), resulting in a truncated protein. The third mutation was found in intron 2, where a thymine-to-guanine substitution occurred at nucleotide 1566 (T/C 1566). The allele frequencies for the first mutation (+C 1328) were 0.552 and 0.935 in Lori-Bakhtiari and Zel sheep, respectively; for the second mutation (A/G 1416), 0.359 and 0.039; and for the third mutation (T/C 1566), 0.179 and 0.065. Comparison of the obtained sequences with those in the NCBI database identified six distinct genotypes.
Conclusions
Evaluations conducted in this study indicate a significant relationship between the identified genotypes in Lori-Bakhtiari sheep and traits such as birth weight, daily weight gain, cholesterol (p<0.05), and rump width (p<0.01).

کلیدواژه‌ها [English]

  • DNA sequencing
  • Exon 2
  • Leptin
  • Lori Bakhtiari
  • Zel
 
عالی  محسن، مرادی شهربابک  حسین، مرادی شهربابک محمد،  صادقی مصطفی (1392) بررسی چندشکلی اگزون 6 ژن کالپاستاتین به روش PCR-SSCP و ارتباط آن با صفات لاشه در گوسفندان لری‌بختیاری و زل‌آتابای. علوم دامی ایران 44، 130-121.
مرادی شهربابک حسین (1388) ارتباط چندشکلی ژن­های کالپاستاتین، میوستاتین، لپتین و پتاسیم با صفات مهم اقتصادی، و متابولیت­های خونی و صفات لاشه در گوسفندان ماکوئی و زل. رساله دوره دکتری، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران.
 
Aali, M., Moradi Shahrbabak, H., Moradi Shahrbabak, M., & Sadeghi, M. (2013). A Study of Polymorphism in Exon 6 of Calpastatin Gene through PCR- SSCP Method and Its Association with Carcass Traits in Lori-Bakhtiari and Zel-Atabay Sheep. Iranian Journal of animal Science, 44(2), 121-130. https://doi.org/10.22059/ijas.2013.35561
Amirteymoori, E., Khezri, A., Dayani, O., Mohammadabadi, M., Khorasani, S., Mousaie, A., & Kazemi-Bonchenari, M. (2021). Effects of linseed processing method (ground versus extruded) and dietary crude protein content on performance, digestibility, ruminal fermentation pattern, and rumen protozoa population in growing lambs. Italian Journal of Animal Science, 20(1), 1506–1517. https://doi.org/10.1080/1828051X.2021.1984324
Barzehkar, R., Salehi, A., & Mahjoubi, F. (2009). Polymorphisms of the Ovine Leptin Gene and its Association with Growth and Carcass Traits in Three Iranian Sheep Breeds. Iranian Journal of Biotechnology, 7(4), 241-246. https://www.ijbiotech.com/article_7083.html
Boucher, D., Palin, M. F., Castonguay, F., Gariépy, C., & Pothier, F. (2006). Detection of polymorphisms in the ovine leptin (LEP) gene: Association of a single nucleotide polymorphism with muscle growth and meat quality traits. Canadian Journal of Animal Science, 86(1), 31-35. https://doi.org/10.4141/A05-052
Dornbush, S., & Aeddula, N. R. (2023). Physiology, Leptin. In StatPearls. StatPearls Publishing. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK537038/
Hajalizadeh, Z., Dayani, O., Khezri, A., Tahmasbi, R., Mohammadabadi, M., Solodka, T., Kalashnyk, O., Afanasenko, V. and Babenko, O. (2021). Expression of calpastatin gene in Kermani sheep using real-time PCR. Journal of Livestock Science and Technologies, 9(2), 51-57. https://doi.org/10.22103/jlst.2021.18165.1381
Jonas, E., Martin, G. B., Celi, P., Li, L., Soattin, M., Thomson, P. C., & Raadsma, H. W. (2016). Association of polymorphisms in leptin and leptin receptor genes with circulating leptin concentrations, production and efficiency traits in sheep. Small Ruminant Research, 136, 78–86. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2016.01.010
Miller, S. A., Dykes, D. D., & Polesky, H. F. (1988). A simple salting out procedure for extracting DNA from human nucleated cells. Nucleic Acids Research16(3), 1215. https://doi.org/10.1093/nar/16.3.1215
Mohammadabadi, M., Babenko Ivanivna, O., Borshch, O., Kalashnyk, O., Ievstafiieva, Y. and Buchkovska, V. (2024). Measuring the relative expression pattern of the UCP2 gene in different tissues of the Raini Cashmere goat. Agricultural Biotechnology Journal, 16(3), 317-332. https://doi.org/10.22103/jab.2024.24337.1627
Mohammadabadi, M., Akhtarpoor, A., Khezri, A., Babenko, O., Stavetska, R. V., Tytarenko, I., Ievstafiieva, Y., Buchkovska, V., Slynko, V. and Afanasenko, V. (2024a). The role and diverse applications of machine learning in genetics, breeding, and biotechnology of livestock and poultry. Agricultural Biotechnology Journal, 16(4), 413-442. https://doi.org/10.22103/jab.2025.24662.1644
Mohammadabadi, M., Golkar, A., Askari-Hesni, M., & Khezri, A. (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. https://doi.org/10.22103/jab.2023.22647.1530
Mohammadabadi, M., Kheyrodin, H., Latifi, A., & Babenko, O. I. (2022a). mRNA expression profile of DNAH1 gene in testis tissue of Raini Cashmere goat. Agricultural Biotechnology Journal, 14(3), 243–256. https://doi.org/10.22103/jab.2022.20199.1428
Mohammadabadi, M., Shaban Jorjandy, D., Arabpoor Raghabadi, Z., Abareghi, F., Sasan, H. A., & Bordbar, F. (2022b). The role of fennel on DLK1 gene expression in sheep heart tissue. Agricultural Biotechnology Journal, 14(2), 155–170. https://doi.org/10.22103/jab.2022.19402.1399
Moradi Shahrbabak, H. (2009). Association of polymorphisms in calpastatin, myostatin, leptin, and potassium genes with important economic traits, blood metabolites, and carcass traits in Makooei and Zel sheep [Doctoral dissertation, University of Tehran]. (In Persian)
Moschos, S., Chan, J. L., & Mantzoros, C. S. (2002). Leptin and reproduction: a review. Fertility and Sterility77(3), 433–444. https://doi.org/10.1016/s0015-0282(01)03010-2
Nejad, F. M., Mohammadabadi, M., Roudbari, Z., & others. (2024). Network visualization of genes involved in skeletal muscle myogenesis in livestock animals. BMC Genomics, 25, 294. https://doi.org/10.1186/s12864-024-10196-3
Palmioli, E., Dall'Aglio, C., Fagotti, A., Simoncelli, F., Dobrzyn, K., Di Rosa, I., Maranesi, M., De Felice, E., Scocco, P., & Mercati, F. (2023). Leptin system is not affected by different diets in the abomasum of the sheep reared in semi-natural pastures of the Central Apennines. Annals of Anatomy = Anatomischer Anzeiger : official organ of the Anatomische Gesellschaft247, 152069. https://doi.org/10.1016/j.aanat.2023.152069
Quereshi, Z. I., Farid, A. H., Babar, M. E., & Hussain, T. (2015). Leptin gene polymorphism in Lohi, Kajli, and Spili breeds of sheep. Pakistan Veterinary Journal, 35(3), 321–324.
Saadatabadi, L. M., Mohammadabadi, M., & Ghanatsaman, Z. A. (2023a). Data of whole-genome sequencing of Karakul, Zel, and Kermani sheep breeds. BMC Research Notes, 16, 353. https://doi.org/10.1186/s13104-023-06630-6
Saadatabadi, L. M., Mohammadabadi, M., Asadollahpour Nanaei, H., Ghanatsaman, Z. A., Stavetska, R. V., Kalashnyk, O., Kochuk-Yashchenko, O. A., & Kucher, D. M. (2023b). Unraveling candidate genes related to heat tolerance and immune response traits in some native sheep using whole genome sequencing data. Small Ruminant Research, 225, 107018. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2023.107018
Safaei, S. M. H., Mohammadabadi, M., Moradi, B., Kalashnyk, O., Klopenko, N., Babenko, O., Borshch, O. O., & Afanasenko, V. (2024). Role of fennel (Foeniculum vulgare) seed powder in increasing testosterone and IGF1 gene expression in the testis of lamb. Gene Expression, 23(2), 98–105. https://doi.org/10.14218/GE.2023.00020
Sambrook, J., & Russell, D. W. (2001). Molecular cloning: A laboratory manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Shojaei, M., Mohammad Abadi, M., Asadi Fozi, M., Dayani, O., & Babak, M. M. S. (2010). Association of growth trait and Leptin gene polymorphism in Kermani sheep. Journal of Cell and Molecular Research, 2(1), 67–73. https://doi.org/10.22067/jcmr.v2i2.3117
Vahabzadeh, M., Chamani, M., Dayani, O., Sadeghi, A. A., & Mohammadabadi, M. R. (2021). Effects of sweet marjoram (Origanum majorana) powder on growth performance, nutrient digestibility, rumen fermentation, meat quality, and humoral immune response in fattening lambs. Iranian Journal of Applied Animal Science, 11(3), 567–576. https://journals.iau.ir/article_684728.html?lang=en
Vahabzadeh, M., Chamani, M., Dayani, O., Sadeghi, A. A., & Mohammadabadi, M. R. (2020). Effect of Origanum majorana leaf (sweet marjoram) feeding on lamb’s growth, carcass characteristics and blood biochemical parameters. Small Ruminant Research, 192, 106233. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2020.106233
Zieba, D. A., Biernat, W., Szczesna, M., Kirsz, K., & Misztal, T. (2023). Seasonal and nutritional changes in the short form of the leptin receptor expression and VEGF system in the choroid plexus, arcuate nucleus, and anterior pituitary in MTS-leptin and resistin-treated sheep. Frontiers in Neuroscience17, 1291997. https://doi.org/10.3389/fnins.2023.1291997