شناسایی چندشکلی تک‌نوکلئوتیدی در اگزون 3 ژن TLR4 و ارتباط آن با تعداد سلول‌های سوماتیک شیر در گاوهای هلشتاین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی مغان، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

ورم پستان یک بیماری التهابی شایع در صنعت گاو شیری جهان به شمار می‌ رود که می‌ تواند هزینه‌ های زیادی را به این صنعت تحمیل کند. عوامل محیطی متعددی به همراه عامل ژنتیک در روند این بیماری و مقاومت در برابر آن نقش کلیدی ایفا می‌ کنند. پروتئین TLR4 یک گیرنده خارج سلولی است که باعث شناسایی عوامل بیماری‌ زا شده و سیستم ایمنی را تحریک به پاسخ می‌ کند. هدف این مطالعه شناسایی چندشکلی‌ موجود در اگزون 3 ژن TLR4 و بررسی همبستگی آن با تعداد سلول‌ های سوماتیک موجود در شیر گاوهای هلشتاین شرکت کشت و صنعت و دامپروری مغان بود. در این مطالعه از 200 راس گاو در دو گروه 100 راسی با تعداد سلول‌ های سوماتیک پایین (50000 تا 150000) و بالا (بیش تر از 200000) استفاده شد. توالی‌ یابی اگزون 3 ژن مذکور و هم‌ ترازی آن با توالی مرجع منجر به شناسایی یک چندشکلی تک‌ نوکلئوتیدی از نوع جایگزینی نوکلئوتید C (با فراوانی 0/145) به جای T (با فراوانی 0/855) شد که باعث تغییر اسیدآمینه ایزولوسین به ترئونین می‌ شود. آنالیز آماری نشان داد که شیر تولیدی گاوهای با ژنوتیپ CC به طور معنی داری تعداد سلول‌ های سوماتیک کم تری نسبت به دو ژنوتیپ دیگر دارد (p <0/05). با توجه به همبستگی معنی­ دار چندشکلی تک‌ نوکلئوتیدی موجود در اگزون 3 ژن TLR4 و تعداد سلول‌ های سوماتیک در شیر، به نظر می‌ رسد این ژن یک کاندیدا مناسب برای برنامه‌ های اصلاحی در جهت ایجاد مقاومت در برابر ورم پستان باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Identification of Single Nucleotide Polymorphism in Exon 3 of TLR4 Gene and its Association with Somatic Cell Count in Dairy Cattle

نویسندگان [English]

  • Davod Safari 1
  • Nemat Hedayat Evrigh 1
  • Reza SeyedSharifi 1
  • Mir Darioush Shakouri 1
  • Vahid Vahedi 2
  • Reza Khalkhali Evrigh 1
1 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Department of Animal Science, Moghan Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

Mastitis is a prevalent inflammatory disease, which can impose extra costs on dairy industry worldwide. Genetic and some environmental factors, have fundamental impacts on this this disease and the resistance against that. TLR4 protein is an extracellular receptor that detects pathogens and stimulates the immune system to respond. This study aimed to identify the polymorphism in exon 3 of the TLR4 gene and investigation the association with the somatic cell count in the milk of Holstein cattle of Moghan agro-industry and livestock company. In this study, 200 Holstein cows were used as two groups (number of each = 100) with low (50000 -150000 cell/ml) and high (> 200000 cell/ml) somatic cell count. The sequencing of exon 3 and mapping it to reference sequence led to the identification of one single nucleotide polymorphism (SNP), the substitution of C nucleotide (frequency equal to 0.145) with T nucleotide (frequency equal to 0.855), that replaced isoleucine with threonine. Statistical analysis revealed that milk of cows with CC genotype had significantly fewer somatic cells than the other two genotypes (p < 0.05). Due to the significant association between identified SNP in exon 3 of the TLR4 gene and somatic cell count in milk, it appears that this gene could be a suitable candidate for breeding programs to increase resistance to mastitis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Holstein
  • TLR4 gene
  • Somatic cells
  • Mastitis

مراجع

  1. سیدشریفی، ر.؛ کراری‌ نیری، ک.؛ هدایت‌ ایوریق، ن.؛ سیف‌ دواتی، ج. و بهلولی، م.، 1396. بررسی برخی صفات تیپ، تولید، تولیدمثل و ماندگاری در گاوهای هلشتاین استان اصفهان. فصلنامه محیط زیست جانوری. دوره 9، شماره 3، صفحات 17 تا 26.
  2. کمالی، س.؛ مکی، م.؛ احمدی، ر. و پورمهدی‌ بروجنی، م.، 1399. بررسی ارتباط میزان کاهش نمره بدنی پس از زایمان، فصل و تعداد شیرواری بر بروز ورم پستان بالینی در گاو شیری. فصلنامه محیط زیست جانوری. دوره 12، شماره 2، صفحات 31 تا 36.
  3. Abebe, R.; Hatiya, H.; Abera, M.; Megersa, B. and Asmare, K., 2016. Bovine mastitis: prevalence, risk factors and isolation of Staphylococcus aureus in dairy herds at Hawassa milk shed, South Ethiopia. BMC Veterinary Research. Vol. 12, pp: 270.
  4. Akira, S. and Takeda, K., 2004. Toll-like receptor signalling. Nature Reviews Immunology. Vol. 4, pp: 499-511.
  5. Bradley, A. and Green, M., 2005. Use and interpretation of somatic cell count data in dairy cows. In Practice. Vol. 27, pp: 310-315.
  6. De Vliegher, S.; Fox, L.K.; Piepers, S.; McDougall, S. and Barkema, H.W., 2012. Invited review: Mastitis in dairy heifers: Nature of the disease, potential impact, prevention, and control. Journal of Dairy Science. Vol. 95, pp: 1025-1040.
  7. Dohoo, I.R. and Leslie, K.E., 1991. Evaluation of changes in somatic cell counts as indicators of new intramammary infections. Preventive Veterinary Medicine. Vol. 10, pp: 225-237.
  8. El‐Domany, W.B.; Radwan, H.A.; Ateya, A.I.; Ramadan, H.H.; Marghani, B.H. and Nasr, S.M., 2019. Genetic Polymorphisms in LTF/EcoRI and TLR4/AluI loci as candidates for milk and reproductive performance assessment in Holstein cattle. Reproduction in Domestic Animals. Vol. 54, pp: 678-686. 
  9. Gopi, B.; Singh, R.V.; Kumar, S.; Kumar, S.; Chauhan, A.; Kumar, A. and Singh, S.V., 2020. Single-nucleotide polymorphisms in CLEC7A, CD209 and TLR4 gene and their association with susceptibility to paratuberculosis in Indian cattle. Journal of Genetics. Vol. 99, pp: 14.
  10. Goldammer, T.; Zerbe, H.; Molenaar, A.; Schuberth, H.J.; Brunner, R.M.; Kata, S.R. and Seyfert, H.M., 2004. Mastitis increases mammary mRNA abundance of β-defensin 5, toll-like-receptor 2 (TLR2), and TLR4 but not TLR9 in cattle. Clinical and Diagnostic Laboratory Immunology. Vol. 11, pp: 174-185.
  11. Mesquita, A.Q.D.; Mesquita, A.J.D.; Jardim, E.A.G.D.V. and Kipnis, A.P.J., 2012. Association of TLR4 polymorphisms with subclinical mastitis in Brazilian holsteins. Brazilian Journal of Microbiology. Vol. 43, pp: 692-697.
  12. Mišeikienė, R.; Švedaitė, A.; Bižienė, R.; Pečiulaitienė, N. and Ugenskienė, R., 2020. The influence of TLR4 gene polymorphisms on milk quality and composition of Lithuanian Holstein cows. Mljekarstvo. Vol. 70, pp: 112-119.
  13. Mishra, C.; Kumar, S.; Panigrahi, M.; Yathish, H.M.; Chaudhary, R.; Chauhan, A.; Kumar, A. and Sonawane, A.A., 2018. Single Nucleotide Polymorphisms in 5’Upstream Region of Bovine TLR4 Gene Affecting Expression Profile and Transcription Factor Binding Sites. Animal Biotechnology. Vol. 29, pp: 119-128.
  14. Noori, R.; Mahdavi, A.H.; Edriss, M.A.; Rahmani, H.R.; Talebi, M. and Soltani-Ghombavani, M., 2013. Association of polymorphism in Exon 3 of toll-like receptor 4 gene with somatic cell score and milk production traits in Holstein dairy cows of Iran. South African Journal of Animal Science. Vol. 43, pp: 493-498.
  15. Ogorevc, J.; Kunej, T. and Dovč, P., 2008. An integrated map of cattle candidat-e genes for mastitis: a step forward to new genetic markers. Acta Agricultural Slovenica. pp: 85-91.
  16. Ogorevc, J.; Simčič, M.; Zorc, M.; Škrjanc, M. and Dovč, P., 2019. TLR2 polymorphism (rs650082970) is associated with somatic cell count in goat milk. PeerJ, Vol. 7, pp: e7340.
  17. Radostits, O.M.; Gay, C.C.; Hinchcliff, K.W. and Constable, P.D., 2007. A textbook of the diseases of cattle, horses, sheep, pigs and goats. Veterinary Medicine. Vol. 10, pp: 2045-2050.
  18. Riekerink, R.O.; Barkema, H.W.; Veenstra, W.; Berg, F.E.; Stryhn, H. and Zadoks, R.N., 2007. Somatic cell count during and between milkings. Journal of Dairy Science. Vol. 90, pp: 3733-3741.
  19. Sabroe, I.; Read, R.C.; Whyte, M.K.; Dockrell, D.H.; Vogel, S.N. and Dower, S.K., 2003. Toll-like receptors in health and disease: complex questions remain. The Journal of Immunology. Vol. 171, pp: 1630-1635.
  20. Seegers, H.; Fourichon, C. and Beaudeau, F., 2003. Production effects related to mastitis and mastitis economics in dairy cattle herds. Veterinary Research. Vol. 34, pp: 475-491.
  21. Sharma, B.S.; Leyva, I.; Schenkel, F. and Karrow, N.A., 2006. Association of toll-like receptor 4 polymorphisms with somatic cell score and lactation persistency in Holstein bulls. Journal of Dairy Science. Vol. 89, pp: 3626-3635.
  22. Swanson, K.M.; Stelwagen, K.; Dobson, J.; Henderson, H.V.; Davis, S.R.; Farr, V.C. and Singh, K., 2009. Transcriptome profiling of Streptococcus uberis-induced mastitis reveals fundamental differences between immune gene expression in the mammary gland and in a primary cell culture model. Journal of Dairy Science. Vol. 92, pp: 117-129.
  23. Świderek, W.P.; Bhide, M.R.; Gruszczyńska, J.; Soltis, K.; Witkowska, D. and Mikula, I., 2006. Toll-like receptor gene polymorphism and its relationship with somatic cell concentration and natural bacterial infections of the mammary gland in sheep. Folia Microbiologica. Vol. 51, pp: 647-652.
  24. Tiezzi, F.; Parker-Gaddis, K.L.; Cole, J.B.; Clay, J.S. and Maltecca, C., 2015. A genome-wide association study for clinical mastitis in first parity US Holstein cows using single step approach and genomic matrix re-weighting procedure. PLoS One. Vol. 10.
  25. Usman, T.; Wang, Y.; Liu, C.; He, Y.; Wang, X.; Dong, Y.; Wu, H.; Liu, A. and Yu, Y., 2017. Novel SNPs in IL-17F and IL-17A genes associated with somatic cell count in Chinese Holstein and Inner-Mongolia Sanhe cattle. Journal of Animal Science and Biotechnology. Vol. 8, pp: 5.
  26. Wang, X.; Xu, S.; Gao, X.; Ren, H. and Chen, J., 2007. Genetic polymorphism of TLR4 gene and correlation with mastitis in cattle. Journal of Genetics and Genomics. Vol. 34, pp: 406-412.
  27. Wang, M.; Song, H.; Zhu, X.; Xing, S.; Zhang, M.; Zhang, H.; Wang, X.; Yang, Z.; Ding, X.; Karrow, N.A. and König, S., 2018. Toll-like receptor 4 gene polymorphisms influence milk production traits in Chinese Holstein cows. Journal of Dairy Research. Vol. 85, pp: 407-411.
  28. White, S.N.; Taylor, K.H.; Abbey, C.A.; Gill, C.A. and Womack, J.E., 2003. Haplotype variation in bovine Toll-like receptor 4 and computational prediction of a positively selected ligand-binding domain. Proceedings of the National Academy of Sciences. Vol. 100, pp: 10364-10369.
  29. Zheng, J.; Watson, A.D. and Kerr, D.E., 2006. Genome wide expression analysis of lipopolysaccharide-induced mastitis in a mouse model. Infection and Immunity. Vol. 74, pp: 1907-1915.
  30. Zhou, H.; Cheng, L.; Gong, H.; Byun, S.O.; Edwards, G.R. and Hickford, J.G., 2017. Variation in the Toll-like Receptor 4 (TLR4) gene affects milk traits in dairy cows. Journal of Dairy Research. Vol. 84, pp: 426-429.
فصلنامه محیط زیست جانوری
دوره 13، شماره 1
اردیبهشت 1400
صفحه 47-52

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار