چندریختی‌های ژنتیکی ژن ویسفاتین و ارتباط آن با تولید شیر، اجزای شیر و برخی صفات تولیدمثلی در بزهای بومی عراق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم تربیتی برای علوم محض، دانشگاه تکریت، عراق.

2 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم تربیتی برای علوم محض، دانشگاه تکریت، عراق

چکیده

هدف: ویسفاتین یا نیکوتین‌آمید فسفوریبوزیل‌ترانسفراز (NAMPT) یک آدیپوکاین چندکاره است. این مولکول درون‌سلولی با حفظ متابولیسم نیکوتین‌آمید آدنین دی‌نوکلئوتید (NAD⁺) نقش مهمی ایفا می‌کند. علاوه بر این، ویسفاتین در خارج از سلول نیز به‌عنوان یک تنظیم‌کننده مهم فرآیندهای متابولیکی و تولیدمثلی عمل می‌نماید. با وجود اهمیت زیستی بالای این مولکول، تنوع ژنتیکی ژن ویسفاتین در بزها و ارتباط آن با صفات تولیدی تاکنون به‌طور کامل و دقیق بررسی و شناسایی نشده است. ازاین‌رو، هدف از این مطالعه بررسی دو چندریختی تک‌نوکلئوتیدی (SNP) در ژن ویسفاتین بزهای بومی عراق و ارزیابی ارتباط آن‌ها با میزان تولید شیر، ترکیبات شیر و عملکرد تولیدمثلی بود.
مواد و روش‌ها: نمونه‌های خون از ۴۶ بز ماده سالم از نظر بالینی که نماینده گله‌هایی با سیستم پرورش نیمه‌متراکم بودند، جمع‌آوری شد. DNA ژنومی استخراج گردید و دو ناحیه از ژن شامل یک قطعه ۳۵۰ جفت‌بازی از اگزون ۲ و یک ناحیه پروموتری ۸۲۵ جفت‌بازی شامل موقعیت -137 تکثیر شد. سپس تعیین ژنوتیپ‌ها با استفاده از روش PCR-RFLP و آنزیم HinfI برای SNP اگزون ۲ و توالی‌یابی مستقیم به روش سنگر برای SNP ناحیه پروموتری انجام گرفت. فراوانی آلل‌ها و ژنوتیپ‌ها محاسبه شد و تعادل هاردی-واینبرگ (HWE) مورد بررسی قرار گرفت. برای تحلیل ارتباط با صفات تولیدی از مدل‌های خطی عمومی استفاده شد و پس از آن آزمون تجزیه واریانس یک‌طرفه و آزمون توکی به کار رفت.
نتایج: هر دو جایگاه ژنی چندشکل بوده و در تعادل هاردی-واینبرگ بودند. جهش A→G در اگزون ۲ منجر به ایجاد سه ژنوتیپ AA، AB و BB شد که در این میان ژنوتیپ AA فراوانی بیشتری داشت و با افزایش معنی‌دار تولید روزانه شیر، درصد چربی و پروتئین شیر، سن کمتر در اولین زایش، فاصله کوتاه‌تر بین زایش‌ها و اندازه بزرگ‌تر زایش همراه بود (P < 0.05). جهش C→T در موقعیت -137 ناحیه پروموتری نیز ژنوتیپ‌های CC، CT و TTرا ایجاد کرد و حیوانات دارای ژنوتیپ TT صفات مطلوب مشابهی از نظر تولید شیر و عملکرد تولیدمثلی نشان دادند، در حالی که درصد لاکتوز شیر تحت تأثیر قرار نگرفت.
نتیجه‌گیری: در مجموع، نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که هر دو نوع واریانت ساختاری و تنظیمی ژن ویسفاتین دارای اثرات مستقل و افزایشی بر تولید شیر و کارایی تولیدمثلی هستند. فراوانی نسبتاً بالای آلل‌های مطلوب A و T بیانگر آن است که ژن ویسفاتین می‌تواند به‌عنوان یک کاندیدای مناسب برای انتخاب به کمک نشانگرهای مولکولی به‌منظور بهبود عملکرد شیری و تولیدمثلی در جمعیت‌های بومی بز عراق مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The genetic polymorphisms of the Visfatin gene and its association with milk production, its components, and some reproductive traits in local Iraqi goats

نویسندگان [English]

  • Bashar Fadhil Tuama 1
  • Buthania Jasim Yousif 2
  • Ayat Sufyan Abbas 2
1 Department of Biology, College of Education for Pure Sciences, Tikrit University, Iraq
2 Department of Biology, College of Education for Pure Sciences, Tikrit University, Iraq
چکیده [English]

Objective
Visfatin, or Nicotinamide Phosphoribosyltransferase (NAMPT), is a multifunctional adipokine. This molecule plays a role intracellularly by maintaining the metabolism of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD⁺). In addition, this molecule also functions extracellularly as an important regulator of metabolic and reproductive processes. Although this molecule has high biological importance, the genetic diversity of Visfatin in goats and its relationship with production traits have not been fully and accurately investigated and identified. Thus, the aim of the present study was to examine two single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in the Visfatin gene of local Iraqi goat breeds and study their associations with milk yield, milk composition, and reproductive performance.

Materials and methods
Blood samples were taken from forty-six clinically healthy does, which were representative of semi-intensively managed herds. Genomic DNA was extracted and two regions of the gene were amplified, a 350 bp region from exon 2 and an 825 bp promoter region that contained position -137. These were subsequently genotyped using PCR-RFLP with HinfI for the exon-2 SNP and direct Sanger sequencing for the promoter SNP. Allele and genotype frequencies were calculated and Hardy-Weinberg equilibrium (HWE) was analyzed. General linear models were performed followed by one-way ANOVA and Tukey's test to analyze associations with productive traits.
Results
Both loci were polymorphic and met Hardy-Weinberg expectations. The exon-2 A→G mutation produced three genotypes (AA, AB, BB), with AA predominating and conferring significantly higher daily milk yield and increased milk fat and protein percentages, along with earlier age at first kidding, shorter kidding interval, and larger litter size (P < 0.05). The promoter -137 C→T mutation resulted in the genotypes CC, CT, and TT; the TT animals displayed similarly beneficial milk and reproductive traits, while lactose percentage was not impacted.

Conclusion
Collectively, these results indicate that both structural and regulatory variants of Visfatin have independent and additive effects on milk production and reproductive efficiency. The relatively high frequencies of the favorable A and T alleles underscore the Visfatin gene as an excellent candidate for marker-assisted selection to improve dairy and reproductive performance in indigenous Iraqi goat populations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • genetic polymorphism
  • Iraqi goats
  • milk composition
  • reproductive performance

مراجع

Al-Thuwaini, T. M. (2024). Adipokines and reproduction in ruminant livestock. Reviews in Agricultural Science, 12, 13-26. https://doi.org/10.7831/ras.12.0_13
Askari, N., Mohammadabadi, M., & Baghizadeh, A. (2011). ISSR markers for assessing DNA polymorphism and genetic characterization of cattle, goat and sheep populations. Iranian Journal of Biotechnology, 9(3), 222-229. https://www.ijbiotech.com/article_7158.html
Avondo, M., Di Trana, A., Valenti, B., Criscione, A., Bordonaro, S., De Angelis, A., Giorgio, D., & Di Gregorio, P. (2019). Leptin gene polymorphism in goats fed with diet at different energy level: Effects on feed intake, milk traits, milk fatty acids composition, and metabolic state. Animals, 9(7), Article 424. https://doi.org/10.3390/ani9070424
Brzáková, M., Rychtářová, J., Čítek, J., & Sztankóová, Z. (2021). A candidate gene association study for economically important traits in Czech dairy goat breeds. Animals, 11(6), Article 1796. https://doi.org/10.3390/ani11061796
Čepica, S., Bartenschlager, H., Ovilo, C., Žrůstová, J., Masopust, M., Fernández, A., López, A., Knoll, A., Rohrer, G. A., Snelling, W. M., & Geldermann, H. (2010). Porcine NAMPT gene: Search for polymorphism, mapping and association studies. Animal Genetics, 41(6), 646-651. https://doi.org/10.1111/j.1365-2052.2010.02052.x
Dakroub, A., Nasser, S. A., Younis, N., Bhagani, H., Al-Dhaheri, Y., Pintus, G., Eid, A. A., El-Yazbi, A. F., & Eid, A. H. (2020). Visfatin: A possible role in cardiovasculo-metabolic disorders. Cells, 9(11), Article 2444. https://doi.org/10.3390/cells9112444
Dettori, M. L., Pazzola, M., Noce, A., Landi, V., & Vacca, G. M. (2023). Variations in casein genes are associated with milk protein and fat contents in Sarda goats (Capra hircus), with an important role of CSN1S2 for milk yield. Animals, 14(1), Article 56. https://doi.org/10.3390/ani14010056
El-Shorbagy, H. M., Abdel-Aal, E. S., Mohamed, S. A., & El-Ghor, A. A. (2022). Association of PRLR, IGF1, and LEP genes polymorphism with milk production and litter size in Egyptian Zaraibi goat. Tropical Animal Health and Production, 54(5), Article 321. https://doi.org/10.1007/s11250-022-03316-2
Fukuhara, A., Matsuda, M., Nishizawa, M., Segawa, K., Tanaka, M., Kishimoto, K., Matsuki, Y., Murakami, M., Ichisaka, T., Murakami, H., Watanabe, E., Takagi, T., Akiyoshi, M., Ohtsubo, T., Kihara, S., Yamashita, S., Makishima, M., Funahashi, T., Yamanaka, S., Hiramatsu, R., Matsuzawa, Y., & Shimomura, I. (2005). Visfatin: A protein secreted by visceral fat that mimics the effects of insulin. Science, 307(5708), 426-430. https://doi.org/10.1126/science.1097243
Luk, T., Malam, Z., & Marshall, J. C. (2008). Pre-B cell colony-enhancing factor (PBEF)/visfatin: A novel mediator of innate immunity. Journal of Leukocyte Biology, 83(4), 804-816. https://doi.org/10.1189/jlb.0807581
Mohammadabadi, M., Babenko, I., Borshch, O., Kalashnyk, O., Ievstafiieva, Y., & 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., Kheyrodin, H., Latifi, A., & Babenko Ivanivna, O. (2022). 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
Noori, A. N., Behzadi, M. R. B., & Mohammadabadi, M. R. (2017). Expression pattern of Rheb gene in Jabal Barez Red goat. The Indian Journal of Animal Sciences, 87(11), 1375-1378. https://doi.org/10.56093/ijans.v87i11.75890
Reverchon, M., Rame, C., Bunel, A., Chen, W., Froment, P., & Dupont, J. (2016). Visfatin (NAMPT) improves in vitro IGF1-induced steroidogenesis and IGF1 receptor signaling through SIRT1 in bovine granulosa cells. Biology of Reproduction, 94(3), Article 54. https://doi.org/10.1095/biolreprod.115.134650
Revollo, J. R., Grimm, A. A., & Imai, S. (2007). The regulation of nicotinamide adenine dinucleotide biosynthesis by Nampt/PBEF/Visfatin in mammals. Current Opinion in Gastroenterology, 23(2), 164-170. https://doi.org/10.1097/MOG.0b013e32801b3c8f
Shokrollahi, B., Jang, S. S., Lee, H. J., Ahmad, H. I., Sesay, A. R., Ghazikhani Shad, A., Morammazi, S., & Abdelnour, S. A. (2024). Exploring the potential roles of apelin, visfatin, and irisin in energy regulation in farm animals: An overview. Frontiers in Veterinary Science, 11, Article 1435788. https://doi.org/10.3389/fvets.2024.1435788
Suzuki, K., Shinkai, H., Yoshioka, G., Matsumoto, T., Takenouchi, T., Tanaka, J., Shimizu, M., Kitazawa, H., & Uenishi, H. (2022). Polymorphisms in pattern recognition receptor genes are associated with respiratory disease severity in pig farms. Animals, 12(22), Article 3163. https://doi.org/10.3390/ani12223163
Thakre, A., Gupta, M., Magar, S. P., Bahiram, K. B., Sardar, V. M., Korde, J. P., Bonde, S. W., & Hyder, I. (2021). Transcriptional and translational abundance of Visfatin (NAMPT) in buffalo ovary during estrous cycle and its in vitro effect on steroidogenesis. Domestic Animal Endocrinology, 75, Article 106583. https://doi.org/10.1016/j.domaniend.2020.106583
Yang, X., Li, Q., Wang, Y., Wang, J., Hu, J., Ji, Z., & Chao, T. (2024). Research progress on genomic regions and candidate genes related to milk composition traits of dairy goats based on functional genomics: A narrative review. Genes, 15(10), Article 1341. https://doi.org/10.3390/genes15101341
Yonezawa, T., Haga, S., Kobayashi, Y., Takahashi, T., & Obara, Y. (2006). Visfatin is present in bovine mammary epithelial cells, lactating mammary gland and milk, and its expression is regulated by cAMP pathway. FEBS Letters, 580(28-29), 6635-6643. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2006.11.014
Zrustova, J., Knoll, A., Urban, T., & Čepica, S. (2009). The Visfatin (NAMPT; PBEF1) gene polymorphisms and associations with meat performance traits in three pig breeds kept in the Czech Republic. Czech Journal of Animal Science, 54(10), 443-447. https://doi.org/10.17221/1673-CJAS
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 18، شماره 1
فروردین 1405
صفحه 319-338

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار