شناسایی سازوکارهای تنظیمی درگیر در بلوغ جنسی و باروری بزهای ماده براساس رویکرد تجزیه و تحلیل شبکه‌های تنظیمی و مسیرهای عملکردی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

چکیده

بلوغ جنسی و باروری در حیوانات ماده از مؤلفه‌های کلیدی در افزایش بهره‌وری تولیدمثل و راهبردهای اصلاح‌نژادی در دامپروری به‌ شمار می‌روند؛ با این حال، سازوکارهای تنظیم ژنی مؤثر بر این فرآیندها همچنان به ‌طور کامل شناسایی نشده‌اند. در مطالعه حاضر، به‌ منظور بررسی تنظیمات مولکولی مرتبط با بلوغ جنیسی و باروری در بز، داده‌های RNA-Seq از بافت تخمدان بزهای ماده نژاد خاکستری سیاه جینینگ در چهار بازة زمانی (روز تولد، دو ماهگی، چهار ماهگی و شش ماهگی) تجزیه و تحلیل شد. ژن‌های دارای افزایش و کاهش بیان به ‌صورت مستقل تفکیک شدند و برای هر گروه، شبکه‌های تنظیمی miRNA–mRNA و ماژول‌های عملکردی مرتبط بازسازی شدند. شناسایی ژن‌های هاب بر پایة دو رویکرد صورت گرفت: تجزیه و تحلیل شبکه‌های تنظیمی چندبخشی، منجر به شناسایی ژن‌های هاب CCDC39، CCDC40، CCDC65، DNAH1، DNAI2، LRGUK و LOC102177295 شد. همچنین با بررسی رویکرد میزان مشارکت ژن‌ها در مسیرهای بیولوژیکی، ژن‌های DNAH2، DNAH6، DNAH7، DNAH5، ENSCHIP00000030934 و DNAI2 به‌ عنوان ژن‌های ‌هاب معرفی شدند. ژن DNAI2 در هر دو روش، به عنوان ژن‌ هاب شناسایی و معرفی شد. همچنین دو miRNA هاب شامل mir-187-5p و mir-147a در شبکه ژن‌های دارای افزایش بیان شناسایی شدند که تعاملات برجسته‌ای با ژن‌های هدف خود داشتند. ژن‌های مذکور در فرآیندهای زیستی مختلفی از جمله حرکت مژکی، مونتاژ بازوی داینئین، سازمان‌دهی اندامک‌ها، پویایی ریزلوله‌ها، تمایز سلول‌های جنسی و فعال‌سازی آکروزوم مشارکت دارند. یافته‌های این پژوهش، شناخت دقیق‌تری از تنظیمات ژنی مرتبط با بلوغ و باروری بز ماده ارائه می‌دهد و زمینه‌ساز بهبود مدیریت تولیدمثل است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Identification of Regulatory Mechanisms Involved in Sexual Maturity and Fertility of Female Goats Based on Regulatory Network Analysis and Functional Pathway Approaches

نویسندگان [English]

  • Zeynab Aslzare Razlighi
  • Seyed Reza Miraei Ashtiani
  • Mostafa Sadeghi
  • Farzad Ghafouri
Department of Animal Science, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

Sexual maturity and fertility in female animals are key components for enhancing reproductive efficiency and breeding strategies in livestock production; however, the gene regulatory mechanisms underlying these processes remain incompletely characterized. In the present study, to investigate the molecular regulations associated with fertility in goats, RNA-Seq data from the ovarian tissue of female Jining Black Grey goats at four developmental stages (birth, two months, four months, and six months old) were analyzed. Genes exhibiting upregulation and downregulation were separately classified. For each group, miRNA–mRNA regulatory networks and related functional modules were reconstructed. Hub genes were identified based on two approaches: multi-partite regulatory network analysis, which led to the identification of hub genes CCDC39, CCDC40, CCDC65, DNAH1, DNAI2, LRGUK, and LOC102177295. Additionally, by assessing gene participation levels in biological pathways, DNAH2, DNAH6, DNAH7, DNAH5, ENSCHIP00000030934, and DNAI2 emerged as hub genes. The gene DNAI2 was identified as a hub gene by both methods. Moreover, two hub miRNAs, mir-187-5p and mir-147a, were identified within the upregulated gene network, demonstrated prominent interactions with their target genes. These genes are involved in various biological processes including ciliary motility, dynein arm assembly, organelle organization, microtubule-based transport, germ cell differentiation, and acrosome activation. The findings of this study provide deeper insights into the genetic regulation affecting sexual maturity and fertility in female goats and may serve as a foundation for developing improved strategies for reproductive management in female goat populations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DNAI2
  • Fertility
  • miRNA–mRNA regulatory network
  • Sexual maturation
  • Transcriptome