هدف از انجام این رساله، کنکاش و تحلیل ویژگی های ژن های خانواده دی آسیل گلیسرول آسیل ترانسفراز (DGAT) در ژنوم گاو (Bos taurus) با استفاه ازدامنه ایی ازابزارهای بیوانفورماتیکی و آزمایش های ژنتیک ملکولی بود. ژن های خانواده DGAT، به ویژه DGAT1، نقش کلیدی در سنتز چربی شیر گاو دارند. جهش های خاص در این ژن باعث افزایش درصد چربی و تولید شیر می شوند و به عنوان نشانگرهای ژنتیکی مهم در اصلاح نژاد گاوهای شیری استفاده می شوند. بررسی این ژن ها به درک بهتر متابولیسم لیپیدها و سلامت دام کمک می کند. کنکاش بیوانفورماتیکی شامل استخراج و بررسی ساختار پروتیئن، DNA ، داکینگ ملکولی(چفت ملکولی)، مقایسه های چندگانه ژنومی به همراه ایجاد شبکه هم بیانی ژنی بین گونه ایی بود. همچنین آزمایش بیان ژنی Real-time متکی به PCR ، برای تایید نتایج حاصله در قسمت بیوانفورماتیک این پژوهش، روی گاوهای هلشتاین گاوداری فکا اصفهان، انجام شد. در این راستا ابتدا توالی های ژنی این خانواده به صورت فرمت FASTA از پایگاه زیستی NCBI - با استفاده از جستوجوی کلمات کلیدی مناسب - استخراج شدند. در این پژوهش، 14 پروتئین DGAT که توسط 12 عضو از این خانواده ژنی کدگذاری می شوند، شناسایی گردیدند که نشان دهنده تنوع تکاملی اخیر در گاو هستند. نتایج تحلیل ساختاری ژن ها نشان داد که ژن های DGAT در ساختار موتیف و دامنه، همچنین در مکان های SNPs زیان آور پیش بینی شده، تفاوت های قابل توجهی دارند. این یافته ها حاکی از آن است که عملکرد DGATها نیز در خط تکاملی گاو دچار تنوع شده است. تحلیل مسیر غنای عملکردهای زیستی نشان داد که سنتز تریگلیسرید و آسیل گلیسرول درگیر هستند، اما برخی از اعضای خانواده DGAT در مسیرهای غنی شده دیده نشدند. این امر می تواند به این معنا باشد که یا عملکرد آن ها در طی تنوع یابی خانواده ژنی تغییر یافته و یا در پایگاه داده مورد استفاده ثبت نشده اند. در کلیت ررسی ژن های این خانواده مشخص شد که ژن DGAT1 از نقش احتمالی زیستی بیشتری در متابولیسم چربی و واکنش های زیستی پایین دستی دارد. لذا برای شناسایی مهارکننده های احتمالی DGAT1، پژوهش های جفت شدن مولکولی برای بررسی تعامل بین DGAT1 و چند مهارکننده احتمالی انجام شد. در نهایت، بعد از تعیین مشخصات سیستماتیک در محیط رایانه محور برای تمام 14 عضو پروتئین خانواده DGAT از ژنوم گاو برآورد و ویژگی های مولکولی، ساختاری و عملکردی این خانواده ژنی، مشخص گرددید چفت ملکولی نشان داد که ملکول لیدوکائین، به عنوان یک مهارکننده کانال های سدیم وابسته به ولتاژ، به عنوان یک نامزد مهارکننده DGAT1 می تواند عمل کند. به عبارتی دیگر تحلیل چفت ملکولی نشان داد که لیدوکائین انرژی اتصال قابل توجهی را بروز می دهد که نشان دهنده اتصال محکم و پایدار به سایت فعال DGAT1 است. این یافته ها نقش مهم DGAT1 در تنظیم تولید چربی شیر را تأیید کرده و لیدوکائین را به عنوان یک تنظیم کننده درمانی احتمالی عملکرد DGAT1 معرفی می کند. این خانواده ژنی در گاو به دلیل تکثیر بخش های ژنی و وجود موتیف های خاصی که تکثیر را ترجیح می دهند، بزرگ تر شده است. به طور کلی، پژوهش حاضر یک کاوش جامع از خانواده ژنی DGAT گاو را فراهم می کند و منبع اطلاعاتی برای بررسی های بیشتر در مورد SNPهای عملکردی بالقوه در تنظیم تولید چربی شیر خواهد بود. از مقایسه شبکه هم بیانی ژنی گاو با شبکه ژنی انسان، مشخص شد که ژن های خانواده DGAT نمی توانند به عنوان ژن هایی که بر ورم پستان تأثیر می گذارند، شناخته شوند. با این حال، ماهیت مقایسه به دلیل نوع داده و گونه های مورد مقایسه نمی تواند به طور عمومی تعمیم یابد و نیاز به آزمایش های تکمیلی در آینده دارد. پژوهش های آینده تأثیرات مولکولی تغییرات در توالی و ساختار پروتئین بر عملکرد ژن را به صورت تجربی بررسی خواهند کرد، زیرا ژنوم گاو همچنین 12 عضو اضافی از خانواده ژنی DGAT را کدگذاری می کند که عملکرد بیشتر آن ها ناشناخته است. این پژوهش برای نخستین بار نشان می دهد که می توان DGAT1 را به عنوان یک هدف دارویی مهم برای تنظیم تولید چربی شیر در نظر گرفت. همچنین تأثیر جهش K232A در DGAT1 بر روی فعالیت آنزیمی و سطح بیان ژن در غدد پستانی گاوهای تولیدکننده شیر با چربی بسیار بالا یا پایین بررسی شد. نتایج نشان داد که برای آلل A، ژنوتیپ هموزیگوسیته AA به طور قابل توجهی با بیان کم DGAT1 مرتبط است. این یافته ها نشان می دهد که افزایش فعالیت آنزیمی بر سطح بیان پایین غلبه می کند.
کلمات کلیدی: خانواده ژنی، DGAT، گونه گاو، شبکه ژنی، چفت ملکولی