دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران علوم دامی ایران 2008-4773 57 3 2026 09 23 Identification of key co-expression modules and functional pathways associated with bovine mastitis caused by Prototheca spp. through a functional integration approach of bioinformatics analyses شناسایی ماژول‌های هم‌بیان کلیدی و مسیرهای عملکردی مرتبط با ورم‌پستان گاوهای شیری ناشی از گونه‌های پروتوتکا از طریق رویکرد ادغام کاربردی تجزیه و تحلیل‌های بیوانفورماتیکی 445 471 109029 10.22059/ijas.2026.410169.654126 FA فرزاد غفوری گروه مهندسی علوم دامی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، البرز، ایران 0000-0002-0010-0111 مصطفی صادقی گروه مهندسی علوم دامی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، البرز، ایران 0000-0002-7145-622x سیدرضا میرائی آشتیانی گروه مهندسی علوم دامی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، البرز، ایران 0000-0003-3597-4385 هرمان ویلدریک بارکما دانشکده دامپزشکی، دانشگاه کلگری، کلگری، آلبرتا، کانادا 0000-0002-9678-8378 مسعود شیرعلی مؤسسه تحقیقات کشاورزی، غذا و علوم زیستی، هیلزبرا، ایرلند شمالی، انگلستان 0000-0002-5401-0541 Journal Article 2026 01 27 Mastitis is one of the most serious challenges confronting the dairy industry, yet gene regulatory mechanisms underlying the host response to Prototheca spp., which are emerging pathogens of mastitis, remain poorly understood. This study aimed to apply an integrative bioinformatics framework—including comparative transcriptome analysis, weighted gene co-expression network analysis, and bipartite regulatory network—to identify key co-expression modules with increased or decreased expression that are involved in gene regulatory mechanisms in the somatic milk cells of two groups of Holstein dairy cattle: mastitis-affected (n=8) and healthy (n=7). Genes exhibiting increased or decreased expression were analyzed separately (FC≥2and≤−2, FDR<0.05), and bipartite regulatory networks were reconstructed independently for each group. The upregulated hub co-expression module comprised 13 hub genes (POU2AF1, FCRL5, JCHAIN, CD19, MS4A1, CD79A, IL17A, IFNG, PAX5, CXCR5, TNFRSF13C, CD79B, and CD22) and two hub miRNAs (bta-miR-2404 and bta-miR-2887). These genes and miRNAs were predominantly associated with host defense mechanisms, immune system activation through inflammatory regulation, adaptive immunity, B- and T-cell responses, and the IL-17 signaling pathway. In contrast, the downregulated hub co-expression module consisted of six hub genes (CSN1S1, CSN1S2, CSN2, BTN1A1, LALBA, and PLIN2) and six hub miRNAs (bta-miR-2462, bta-miR-34a, bta-miR-1434, bta-miR-12001, bta-miR-11981, and bta-miR-1835). These elements were primarily involved in the regulation of milk synthesis and its components, physiological processes, and the glucagon signaling pathway. Overall, these findings provide a valuable foundation for identifying regulatory mechanisms associated with susceptibility or resistance to bovine mastitis caused by Prototheca spp., with potential applications in genetic improvement and breeding strategies. ورم‌پستان یکی از جدی‌ترین چالش‌های صنعت گاوهای شیری می‌باشد که تاکنون سازوکارهای تنظیم ژنی مؤثر در میزبان در پاسخ به گونه‌های پروتوتکا‌ به عنوان پاتوژن‌های نوظهور به ‌طور کامل شناسایی نشده‌اند. هدف از ارائة پژوهش حاضر، ادغام چندلایه‌ای تجزیه‌ و‌ تحلیل‌های ترانسکریپتوم مقایسه‌ای، شبکه‌‌های هم‌بیانی ژنی وزن‌دار و شبکه‌های تنظیمی دوبخشی برای شناسایی ماژول‌های هم‌بیان هاب دارای افزایش و کاهش بیان دخیل در سازوکارهای تنظیم‌ژنی سلول‌های سوماتیک شیر دو گروه از گاوهای شیری هلشتاین مبتلا به ورم‌پستان (8 نمونه) و سالم (7 نمونه) بود. ژن‌های دارای افزایش و کاهش بیان حاصل از هر تجزیه ‌و ‌تحلیل به ‌صورت مستقل از هم تفکیک شدند (FC ≥ 2 and ≤ −2, FDR < 0.05) و برای هر گروه شبکه‌های تنظیمی دوبخشی بازسازی گردید. ماژول هم‌بیان هاب دارای افزایش بیان شامل 13 ژن ‌هاب (POU2AF1، FCRL5، JCHAIN، CD19، MS4A1، CD79A، IL17A، IFNG، PAX5، CXCR5، TNFRSF13C، CD79B و CD22) و 2 miRNA هاب (bta-miR-2404 و bta-miR-2887) بود که به‌ طور‌ کلی در پاسخ‌های دفاعی، فعال‌سازی سیستم ‌ایمنی بدن با تنظیم پاسخ‌های التهابی، سیستم ‌ایمنی تطبیقی، سلول‌های B و T و مسیر سیگنالی IL-17 نقش داشتند. همچنین ماژول هم‌بیان دارای کاهش بیان حاصل تعامل 6 ژن هاب (CSN1S1، CSN1S2، CSN2، BTN1A1، LALBA و PLIN2) و 6 miRNA هاب (bta-miR-2462، bta-miR-34a، bta-miR-1434، bta-miR-12001، bta-miR-11981 و bta-miR-1835) بود که به ‌طور عمده در تنظیم فعالیت‌های مرتبط با سنتز شیر و ترکیبات آن، تنظیم سازوکارهای هورمونی و مسیر سیگنالی گلوکاگون کد می‌شدند. نتایج این پژوهش، می‌تواند زمینه‌ساز معرفی ترانسکریپت‌های کلیدی دخیل در سازوکارهای تنظیم ژنی مرتبط با میزان حساسیت و یا مقاومت به ورم‌پستان گاوی ناشی از گونه‌های پروتوتکا برای راهبُردهای اصلاح‌نژادی باشد. https://ijas.ut.ac.ir/article_109029_39704a29faf72b02ef07245aa6483c78.pdf