شناسایی چند شکلی در ناحیه تنظیمی بالادست ژن های کالپاین و کالپاستاتین و ارتباط آن با برخی صفات اقتصادی در گوسفندان لری بختیاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم دامی و شیلات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 دانشگاه ساری

3 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

سابقه و هدف: هدف از پژوهش حاضر بررسی تنوع آللی در ناحیه تنظیمی بالا دست ژن‌های کالپاین و کالپاستاتین، تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک ژن‌های مورد نظر و ارتباط آماری واریانت‌های آللی با صفات وزن‌ بدن و دنبه در گوسفند لری بختیاری بوده است.
مواد و روش ها: تعداد 150 نمونه خون به طور تصادفی تهیه و DNA با روش نمکی بهینه یافته استخراج شد. سپس جفت آغازگرهای اختصاصی با نرم افزارOligo7 به ترتیب برای تکثیر قطعاتی با اندازه‌های 245 و 225 جفت بازی از ناحیه بالا دست ژن‌های کالپاستاتین و کالپاین طراحی شدند. پس از انجام PCR فرآورده های تکثیری حاصل از جایگاه های نشانگری کالپاستاتین و کالپاین به ترتیب در معرض هضم با آنزیم‌های اندونوکلئاز PstI و HaeIII قرار گرفتند. به دلیل یک شکل بودن نتایج حاصل RFLP، برای ارزیابی دقیق تر توالی‌های تکثیر شده از تکنیک SSCP استفاده شد. بعد از تعیین ژنوتیپ، از هر الگوی باندی ژن کالپاین یک نمونه مورد توالی یابی قرار گرفت. برای شناسایی موتیف‌های درگیر در فرآیند تنظیم ژنی و همچنین جهش های موجود در الگوهای باندی مختلف، توالی‌های به دست آمده با استفاده از نرم افزارهای DNASIS MAX و BioEdit مورد بررسی قرار گرفتند. ارتباط الگوهای باندی مشاهده شده در جایگاه کالپاین با صفات وزن‌ بدن در تولد، 3، 6 و 12 ماهگی و صفات دنبه شامل وزن، محیط بالا و پایین و ارتفاع دنبه در گوسفند لری بختیاری با استفاده از رویه Glimmix نرم‏افزار SAS (نسخه 1/9) مورد بررسی قرار گرفت.
یافته ها: سه الگوی باندی مختلف A، B و C در جایگاه کالپاین در نمونه های لری بختیاری به ترتیب با فراوانی های 66، 9 و 25 در صد مشاهده شدند. ناحیه بالادست جایگاه ژنی کالپاستاتین در پژوهش حاضر یک شکل بود. تجزیه و تحلیل آماری وجود ارتباط آماری معنی داری را بین الگوهای باندی در جایگاه نشانگر کالپاین و صفت وزن تولد در گوسفندان لری بختیاری نشان داد (P

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Detection of polymorphism in upstream regulatory region of calpain and calpastatin genes and its association with body weight and fat-tail characteristics traits in Lori-Bakhtiari sheep

نویسنده [English]

  • Ehsan Nobakht Langari 1
1 department of animal science
چکیده [English]

Background and objective: The aim of the present study was to investigate allelic diversity in upstream regulatory region of calpastatin and calpain genes, bioinformatics analysis of studied genes and association of allelic variants with body weight and fat-tail traits in Lori-Bakhtiari sheep.
Materials and methods: One hundred and fifty blood samples were collected randomly and DNA was extracted by modified salting out method. The specific primer pairs were designed using Oligo 7 software for amplification of fragments with lengths of 245 and 225 bp from upstream regulatory region of calpastatin and calpain genes, respectively. After PCR, the amplified products of calpastatin and calpain marker sites were subjected to endonuclease digestion with PstI and HaeIII enzymes, respectively. Due to the monomorphic of RFLP results, the SSCP technique was used for more accurate assessment of amplified fragments. After genotyping, one sample from each banding patterns of calpain gene was sequenced. The obtained sequences were investigated for identification of motifs involved in gene regulation and also mutations in different banding patterns by DNASIS MAX and BioEdit softwares. Association between observed banding patterns and body weight traits at birth, 3, 6 and 12 months of age and weight, upper bound, lower bound and the height of fat-tail was investigated by Glimmix procedure of SAS (version 9.1) software.
Results: Three banding patterns of A, B, and C with frequencies of 66, 9, and 25% were observed in Lori-Bakhtiari samples, respectively. The upstream region of calpastatine gene was monomorph in present study. Statistical analysis showed significant association between banding patterns of calpain marker site and body weight at birth in Lori-Bakhtiari sheep (P

کلیدواژه‌ها [English]

  • Calpastatin gene
  • Calpain gene
  • Lori-Bakhtiari sheep
  • Upsream regulatory region
  • Bioinformatics
1. Arthur, J.S.C. and Crawford, C. 1996. Investigation of the interaction of m-calpain with
phospholipids: calpain-phospholipid interactions. Biochim. Biophys. Acta. 3: 201-206.
2. Aslaminejad, A.A., Nassiry, M.R., Eftekhari Shahroudi, R., Valizadeh, R., Javadmensh, A.,
Norouzy A., Samei, A. and Ghiasi, H. 2006. Study on the genetic polymorphisms of
candidate genes in Karakul. J. Food Sci. Technol. 74: 21-29 (in Persian).
3. Bishop, M., Koohmaraie, M., Killefer, J. and Kappes, S. 1993. Rapid communication: restriction
fragment length polymorphisms in the bovine calpastatin Gene. J. Anim. Sci. 71: 2277.
4. Boehm, M.L., Kendall, T.L., Thompson, V.F. and Goll, D.E., 1998. Changes in the calpains
and calpastatin during postmortem storage of bovine muscle. J. Anim. Sci. 76: 2415-34.
5. Casas, E., White, S.N., Wheeler, T.L., Shackelford, S.D., Koohmaraie, M., Riley, D.G.,
Chase Jr, C.C., Johnson, D.D. and Smith, T.P.L. 2006. Effects of calpastatin and -calpain
markers in beef cattle on tenderness traits. J. Anim. Sci. 84:520–525
6. Chung H., Davis, M. and Hines, H. 2001. Genetic variants detected by PCR–RFLP in intron
6 of the bovine calpastatin gene. Anim. Genet. 32: 53.
7. D’haeseleer, P. 2006. What are DNA sequence motifs? Nature Biotech. 24:423-425.
8. Dong, Y. and Zhu, H. 2005. Single-strand conformational polymorphism analysis: basic
principles and routine practice. Methods Mol. Med. 108: 149-57.
9. Goll, D.E., Thompson, V.F., Li, H., Wei, W. and Cong, J. 2003. The calpain system. Physiol.
Rev. 83: 731-801.
10. Hosfield, C.M., Elce, J.S., Davies, P.L. and Jia, Z. 1999. Crystal structure of calpain reveals
the structural basis for Ca2+‐dependent protease activity and a novel mode of enzyme
activation. The EMBO. J. 18: 6880-6889.
11. Kapprell, H. and Goll, D. 1989 Effect of Ca2+ on binding of the calpains to calpastatin. J.
Biol. Chem. 264: 17888-17896.
12. Karimzadeh, S., Farhadi, A. and Tanha, T. 2016. Introduction and evaluation of livestock
breeds (Iran and world). PartoVaghe Publication, Tehran, pp. 206. (In Persian).
13. Koohmaraie, M., Doumit, M. and Wheeler, T. 1996. Meat toughening does not occur when
rigor shortening is prevented. J. anim. Sci. 74: 2935-42.
14. Lonergan, S.M., Ernst, C., Bishop, M., Calkins, C.R. and Koohmaraie, M. 1995.
Relationship of restriction fragment length polymorphisms (RFLP) at the bovine calpastatin
locus to calpastatin activity and meat tenderness. J. Anim. Sci. 73: 3608-12.
15. Ma, H., Yang, H.Q., Takano, E., Hatanaka, M. and Maki, M. 1994. Amino-terminal
conserved region in proteinase inhibitor domain of calpastatin potentiates its calpain
inhibitory activity by interacting with calmodulin-like domain of the proteinase. J. Biologic.
Chem. 269: 24430-6.
16. Miller, S., Dykes, D. and Polesky, H. 1988. A simple salting out procedure for extracting
DNA from human nucleated cells. Nucl. Acid. Res. 16, 1215.
17. Murachi, T. 1989. Intracellular regulatory system involving calpain and calpastatin.
Biochem. Inter. 18: 263-94.
18. Nassiry, M.R., Shahroudi, F.E., Tahmoorespur, M. and Javadmanesh, A. 2007. Genetic
variability and population structure in beta-lactoglobulin, calpastain and calpain loci in
Iranian Kurdi sheep. Pak. J. Biol. Sci. 10: 1062-7.
19. Nassiry, M.R., Tahmoorespour, M., Javadmanesh, A., Soltani, M. and Foroutani, Far S.
2006. Calpastatin polymorphism and its association with daily gain in Kurdi sheep. Iranian J.
Biotech. 4: 188-92.
20. Page, B., Casas, E., Heaton, M., Cullen, N., Hyndman, D., Morris, C., Crawford, A.,
Wheeler, T., Koohmaraie, M. and Keele, J. 2002. Evaluation of single-nucleotide
polymorphisms in for association with meat tenderness in cattle. J. Anim. Sci. 80: 3077-85.
21. Shackelford, S., Koohmaraie, M., Cundiff, L., Gregory, K., Rohrer, G. and Savell, J. 1994.
Heritabilities and phenotypic and genetic correlations for bovine postrigor calpastatin
activity, intramuscular fat content, Warner-Bratzler shear force, retail product yield, and
growth rate. J. Anim. Sci. 72: 857-63.
22. Shahroudi, F.E., Nassiry, M.R., Valizadh, R., Heravi-Moussavi, A., Pour, M.T. and Ghiasi,
H. 2006. Genetic polymorphism at MTNR1A, CAST and CAPN loci in Iranian Karakul
sheep. Iranian J. Biotech. 4: 117-22.
23. Veiseth, E., Shackelford, S., Wheeler, T. and Koohmaraie, M. 2001. Effect of postmortem
storage on mu-calpain and m-calpain in ovine skeletal muscle. J. Anim. Sci. 79: 1502-8.
24. Williams, J. 2005. The use of marker-assisted selection in animal breeding and
biotechnology. Rev. Sci. Tech. 24, 379-391.