شماره مدرك :
17781
شماره راهنما :
1948 دكتري
پديد آورنده :
حيدري، مريم
عنوان :

بازسازي شبكه ي تنظيمي بيان ژن هاي درگير در بيماري يون در گاوهاي شيري

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
اصلاح نژاد دام
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1401
صفحه شمار :
يازده، [155]ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
يادداشت :
ييوست پايان نامه در نسخه الكترونيكي آن قابل مشاهده است.
استاد راهنما :
عباس پاكدل
استاد مشاور :
فريبا دهقانيان
توصيفگر ها :
گاوهاي شيري , بيماري يون , شبكه هم بيان ژني وزن دار , شبكه هاي lncRNA-mRNA-TF , شبكه هاي PPIs , RNA-Seq , ژن هاي هاب , ژن هاي هاب-هاب , ماژول مورد توافق
استاد داور :
سعيد انصاري مهياري، ابوذر سورني، مصطفي قادري زفره اي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/06/23
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
علوم دامي
دانشكده :
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/06/23
كد ايرانداك :
2859345
چكيده فارسي :
بيماري يون عفونتي مزمن در نشخواركنندگان و بويژه در پرورش گاوهاي شيري است كه زيان هاي اقتصادي سنگيني را در اين صنعت در سطح جهان به دنبال دارد. بدليل طبيعت پيچيده اين بيماري، فرآيندي كه طي آن اين عفونت ايجاد شده و گسترش مي¬يابد به روشني مشخص نيست. هدف از اين تحقيق دستيابي به ديدگاه¬هاي زيستي عميق¬تري در رابطه با مكانيسم¬هاي مولكولي دخيل در بيماري يون با استفاده از روش زيست سامانه¬ها يا Systems Biology بود. در اين مطالعه و براي اوّلين بار بطور همزمان از lncRNAs، TFsو mRNAs براي ساخت شبكه تنظيمي ژني ادغام شده درگير در بيماري يون استفاده شد. آناليز داده¬هاي RNA-Seq بر روي دو مجموعه از داده¬هاي مربوط به بيماري يون انجام شد. سپس ماتريس¬هاي بيان ژن حاصل از اين آناليز براي ساخت شبكه¬هاي هم¬بيان با استفاده از آناليز شبكه هم¬بيان ژني وزن¬دار (WGCNA) مورد استفاده قرار گرفت. بعد از كشف ماژول¬هاي هم¬بيان با استفاده از روش WGCNA، آناليز حفاظت-شدگي بر روي ماژول¬هاي حاصل انجام شد و به دنبال آن آناليز غني¬سازي عملكردي براي شناسايي عبارات هستي¬شناسي ژن¬ها در هريك از ماژول¬ها صورت گرفت. ماژول¬هاي غيرحفاظت¬شده بدليل داشتن الگوي اتصال متفاوت در نمونه¬هاي نرمال نسبت به نمونه¬هاي بيمار به احتمال زياد داراي ژن¬هاي مؤثر در بيماري يون هستند. بنابراين ژن¬هاي هاب، هاب-هاب، TFs، lncRNAs و اهداف سيس و ترانس آ¬ن¬ها در ماژول¬هاي غيرحفاظت شده شناسايي و شبكه¬هاي ادغام شده lncRNA-mRNA-TF در اين ماژول¬ها تشكيل شدند. در مجموعه داده اوّل، 21 ماژول از 47 ماژول غيرحفاظت شده فرآيندهاي زيستي معني¬دار مرتبط با سيستم ايمني و بيماري يون را نشان دادند. از ميان آن¬ها ماژول¬هاي green، royalblue، purple، darkturquoise و white كه از نظر عبارات زيستي غني¬شده و ژن¬هاي هاب و هاب-هاب بيشترين ارتباط را با بيماري يون داشتند، مرتبط¬ترين ماژول¬ها در نظر گرفته شدند. تعدادي از مسيرهاي مرتبط با اين بيماري در ميان اين ماژول¬ها شامل «تمايز سلول¬هاي T»، «تنظيم مثبت مسير پيام¬رساني با واسطه سايتوكين¬ها»، «فعال¬سازي نوتروفيل¬ها» و «دفاع ايمني» بودند. بعلاوه، تعدادي از ژن¬هاي شناسايي شده در اين ماژول¬ها شامل APLP2، VDR، SLC11A1، MAPK8IP1، TLR4، CORO1A، IRF1 و BLA-DQB بطور بالقوه¬اي با پاتوژنز بيماري يون مرتبط بودند. در مجموعه داده دوّم، 6 ماژول از 15 ماژول غيرحفاظت شده فرآيندهاي زيستي مرتبط با بيماري يون را نشان دادند. ماژول brown با بيشترين تعداد عبارات معني¬دار مرتبط و نيز ژن¬هاي هاب و هاب-هاب دخيل در بيماري به عنوان مهمترين ماژول معرفي گرديد. از جمله فرآيندهاي زيستي مرتبط با بيماري يون در اين ماژول مي¬توان به «مسير پيام¬رساني با واسطه سايتوكين¬ها»، «پاسخ التهابي»، «تنظيم مثبت فرآيند آپوپتوزي يا مرگ ناخواسته»، «تنظيم توليد اينترفرون گاما» و «ترشح سايتوكين¬ها» اشاره كرد. ژن¬هاي TRAF1، IRF1، PRDM1، PTPRC، ZBTB37 و GNB5 از جمله ژن¬هاي اين ماژول بودند كه بطور بالقوه¬اي در بروز بيماري يون مؤثر هستند. علاوه بر اين، در اين مطالعه براي اوّلين بار روال يا پايپ¬لايني براي بررسي تكرارپذيري ماژول¬هاي يك مجموعه داده در مجموعه داده ديگر ارائه گرديد. با استفاده از اين روش ماژول¬هاي مورد توافق غيرحفاظت شده در دو مجموعه داده مورد بررسي شناسايي و تأييد شدند. از 21 ماژول مورد توافق غيرحفاظت شده، 8 ماژول داراي فرآيندهاي زيستي معني¬دار مرتبط با بيماري يون بودند. ماژول sienna3 به عنوان مهمترين ماژول مورد توافق غيرحفاظت شده در فرآيندهاي زيستي مانند «مسير پيام¬رساني با واسطه سايتوكين¬ها»، «پاسخ التهابي»، «پاسخ به اينترلوكين 1»، «پاسخ به اينترفرون گاما» و «تنظيم تكثير سلول B» غني¬سازي گرديد. از ژن¬هاي اين ماژول كه به احتمال زياد در فرآيند بيماريزايي يا پاتوژنز بيماري يون نقش دارند مي¬توان به BLA-DQB ، TLR2، ADIPOR1، TREM1، NFKB1 و IRF1 اشاره كرد. در مجموع اين مطالعه توانست دانش ما را از مكانيسم¬هاي مولكولي دخيل در بيماري يون افزايش دهد، ژن¬هاي هاب و هاب-هاب شناسايي شده در اين تحقيق مي¬توانند به عنوان اهداف تشخيصي در برنامه¬هاي اصلاح نژادي بكار گرفته شوند و نيز پايپ لاين ارائه شده در اين تحقيق، محققين را قادر مي¬سازد تا نتايج معتبرتري از چنين داده¬هاي بيولوژيكي بدست بياورند.
چكيده انگليسي :
Johne’s disease (JD) is a chronic infection of ruminants that burdens dairy herds with a significant economic loss. The pathogenesis of the disease has not been revealed clearly due to its complex nature. In order to achieve deeper biological insights into molecular mechanisms involved in JD, a system biology approach was used in the current study. As far as is known this is the first study that considers lncRNAs, TFs and mRNAs, simultaneously, to construct an integrated gene regulatory network involved in JD. RNA-Seq Analysis was performed on two datasets related to JD. The created expression matrices were applied to construct co-expression networks using weighted gene co-expression network analysis (WGCNA). After detection of co-expression modules using WGCNA, preservation analysis was done on the resulted modules. Then, functional enrichment analysis was performed to identify gene ontology terms in each module. Since non-preserved modules have altered connectivity patterns in normal samples compared to infected ones, they can indicate sets of genes influenced by the disease. Therefore, hub, hub-hub, TF, lncRNA genes and their targets were identified in the non-preserved modules and integrated networks of lncRNA-mRNA-TF were constructed in these modules. In the first dataset, 21 modules out of 47 non-preserved modules showed significant biological processes associated with immune system and JD. Among them, five non-preserved modules including green, royalblue, purple, darkturquoise, and white were considered the most related modules to JD based on their hub and hub-hub genes and biological processes. Some of JD related pathways in these modules comprise “positive regulation of cytokine-mediated signaling pathway,” “T cell differentiation,” “neutrophil activation,” and “defense response.” Furthermore, several genes were identified in these modules, including APLP2, VDR, SLC11A1, MAPK8IP1, TLR4, CORO1A, IRF1, and BLA-DQB, which are potentially associated with JD pathogenesis. In the second dataset, six modules out of 15 non-preserved modules had significant biological processes associated with JD. The brown module was introduced as the most important one because of having the highest number of significant terms related to JD and hub and hub-hub genes involved in the disease. Biological processes including “cytokine-mediated signaling pathway,” “inflammatory response,” “positive regulation of apoptotic process,” “regulation of interferon-gamma production” and “cytokine secretion” are among the associated processes with JD in this module. Furthermore, in this study for the first time a computational pipeline was proposed in order to authenticate reproducibility of modules of one dataset in another one. The presented approach enabled us to identify and confirm non-preserved consensus modules in two datasets. Eight out of 21 non-preserved consensus modules owned significant biological processes related to JD. The sienna3 module as the most important non-preserved consensus module was enriched in the biological processes such as “cytokine-mediated signaling pathway,” “inflammatory response,” “response to interleukin-1,” “response to interferon-gamma,” and “regulation of B cell proliferation.” Several genes of this module that can be potential candidates for JD pathogenesis are BLA-DQB, TLR2, ADIPOR1, TREM1, NFKB1, and IRF1. This study expanded our knowledge of molecular mechanisms involved in JD, the identified hub and hub-hub genes can serve as breeding and diagnostic targets, and the presented pipeline enabled us to achieve more valid results.
استاد راهنما :
عباس پاكدل
استاد مشاور :
فريبا دهقانيان
استاد داور :
سعيد انصاري مهياري، ابوذر سورني، مصطفي قادري زفره اي
لينک به اين مدرک :

بازگشت