Dr.Hossein.M.Al
02-17-2010, 04:48 PM
استفاده از دیدگاه ژنهای كاندیدا و تكنیكهای فن آوری زیستی در افزایش و بهبود خصوصیات تولید شیر دامهای شیرده
شیر و فرآورده*های لبنی حاصل از آن، مهمترین منابع غذائی مورد استفاده در تغذیه هستند كه احتیاجات انرژی و پروتئین با كیفیت بالا و انواع ویتامینها و مواد معدنی را برآورده می*كنند.
در گذشته عمده برنامه های اصلاح نژاد گاوهای شیرده بر آزمون نتاج یا انتخاب نرهای ممتاز بر اساس ركود تولیدی دختران استوار بود و در جمعیت دختران این گاوهای نر نیز ركورد گیری برای صفت تولید شیر صورت می پذیرفت و نهایتا نرهایی با ارزش ژنتیكی افزایشی مناسب برای تولید شیر انتخاب می گردید.
چنین انتخابی به این دلیل انجام می شد كه تنها صفت تولید شیر ارزش اقتصادی داشت. امروزه ارزش گاوهای ماده منحصرا بوسیله تولید شیر مشخص نمی شود بلكه چربی و پروتئین نیز درآمد ناشی از فروش شیر را تحت تاثیر قرار می دهند.
درصد چربی و پروئتین شیر از نظر ارزش اقتصادی در قیمت گذاری شیر ضروری می باشد و بنابراین در كنار سایر اهداف اصلاحی این صفات نیز از اهمیت خاصی برخوردارند. علارغم اینكه انتخاب فنوتیپی و استفاده از مدلهای حیوانی، همواره توانسته پیشرفت ژنتیكی مناسبی را در نسلهای آتی به وجود آورد اما نیاز به روشهای كه منجر به كاهش فاصله نسلی شده و همچنین افزایش دقت ارزیابی های ژنتیكی گردد، همواره احساس شده است.
لذا یكی از راهكارهای احتمالی مناسب موجود برای دستیابی به این اهداف، كاربرد نشانگرهای ژنتیكی می باشد كه بطور مستقیم و یا غیر مستقیم بر تولید شیر و خصوصیات آن تاثیرگذار می باشد. دیدگاه ژنهای كاندیدا یكی از جدیدترین محورهای تحقیقاتی برای بهبود خصوصیات شیر تولیدی در دامهای شیرده می باشد كه در دهه اخیر زمینه بسیاری از تحقیقات ژنتیك مولكولی در زمینه اصلاح نژاد گله های شیرده را به خود اختصاص داده است .
شانگرهای DNA با اطلاعاتی كه قبل از تظاهر صفت مورد انتخاب فراهم می نمایند، احتمالا دستاوردهای مناسبی را به همراه داشته و برنامه های اصلاحی را به یك بازده مناسب هدایت كنند. این مقاله سعی دارد در یك نگرش اجمالی بعضی از ژنهای تاثیر گذار بر روی كمیت و كیفیت شیر و فرآوردهای لبنی حاصل از آن و همچنین دیدگاههای زیست فن آوری موجود را به خوانندگان معرفی نماید.
الف- ژنهای كد كننده پروتئینهای شیر:
در تمام*پستانداران* پروتئین*های* شیر به* دو گروه* عمده* كازئین*ها و پروتئین*های* آب* پنیر تقسیم* می*گردند
پلی*مورفیسم* پروتئین*های* شیر
****از زمانی* كه* برای* اولین* بار دو واریانت* برای* پروتئین* b-lactoglobulin *شیر گاو توسAschaffenburg Drewry *كشف گردید نشان* داده* شد كه* سایر پروتئین*های* شیر هم چند شكل *ژنتیكی* نشان* می*دهند و اختلاف* ژنتیكی* به* علت* جهش* در ژن*ها می*باشد كه* منجر به* جانشینی*یك* اسیدآمینه* یا حذف* یك* یا چند اسیدآمینه* در پروتئین*های* شیر می*گردد.
ا امروز در شیر گاو چندین* واریانت* در CN *-1as، ;-La , K-CN ,B-CN-2as وبتالاكتوگلوبولین تعیین شده كه *از 30 واریانت* مشخص* شده* برای* 6 پروتئین* شیردر مورد واریانت* A در Casein*-1as و واریانتD درCasein *-2as31 و 91 اسیدآمینه* حذف شده ولی* در 82 مورد بقیه* فقط* جانشینی* ساده* وجود دارد كه* در تمام* موارد تفاوت* درتركیب* اسیدهای* آمینه* باعث تغییر در وظیفه* ویژه* آنها در پروتئین* شده است. از این*رو تمام*واریانت*های* توضیح* داده* شده* توسط* روش* الكتروفورز تشخیص* داده* می*شود به* علت*اینكه* تمام* اسیدهای* آمینه* تفاوت*های* قابل* مشاهده*ای* را در الكتروفورز نشان* نمی*دهند می*توان*حدس* زد كه* استفاده* از تكنیك* الكتروفورز تنها 41 واریانت*های* ژنتیكی* ممكن* را آشكارمی*سازد
پلی*مورفیسم* پروتئین*های* شیر :
****در تمام* گونه*های* پستانداران* هتروزیگوتی* بیشتری* در كازئین*ها نسبت* به* پروتئین*های* آب پنیر مشاهده* شده* است. ****هر چهار نوع* كازئین* شیر گوسفند كه* ژن* كد كننده* آنها در روی* كروموزوم* 6 و به* صو متوالی* در كنار هم* قرار گرفته*اند،
این كازئین ها عبارتند از :
K-casein : دارای* 171 اسیدآمینه* است* و *توسط* روشSSCP *سه* واریانت* از آن* كشف*********شده* است.
B-casein دارای* سه* اللA,B,C *می*باشد
: as1-casein دارای* 6 الل(A-E) *می*باشد.
: as2-casein دارای* دو واریانت* می*باشد1
****پروتئین*های* آب* پنیر شیر گوسفند در روی* كروموزوم* شماره* 3 تعیین* محل* شده*اند و عبارتند از:
: a-lactalbomin دارای* دو الل* می*باشد.
: b-lactoglobulin تا به* حال* 3 الل* برای* آن* تشخیص* داده* شده* است.
****1- مجموعه ژنهای كازئین شیر(Casein gene)
در گاو ژن*های* هر 4 كازئین* بر روی* كرموزوم* 6 و به* صورت* مجموعه*ای* متوالی* قرار گرفته* a-la در روی* كروموزوم* 5 وb-lg در روی* كروموزوم* 11 تعیین* نقشه* شده*اند.
ژنهای بخش كازئین شیر به چهار گروه عمده K-Casein (با وزن مولكولی 19800 دالتون و 169 اسید آمینه)، Beta-Casein (با وزن مولكولی 24000 دالتون و 209 اسید آمینه)، as1-Casein (با وزن مولكولی 23000 دالتون و 199 اسید آمینه) و as2-Casein (با وزن مولكولی 25000 دالتون و 207 اسید آمینه) تقسیم می شوند كه در گاو، بر روی كروموزوم شمار 6 و در گوسفند و بز بر روی كروموزوم شماره 4 قرار گرفته اند. كاپا كازئین یكی از مهمترین پروتئینهای شیر است و توسط ژنی با پنج اگزون و چهار اینترون كنترل می گردد. مقدار پنیر تولیدی و همچنین مانده گاری شیر در خارج از یخچال بطور مستقیم به خصوصیات كاپا كازئین شیر بستگی دارد. الل B ژن كاپاكازئین كه حاصل بروز جهش نقطه ای (T/C) در موقعیت اگزون 4 می باشد موجب بالا رفتن راندمان تولید شیر به پنیر می شود در كاتالوگهای اسپرم ژنوتیپهای BB یا AB بیانگر ژنوتیپ های مطلوب برای تولید شیر مورد استفاده در كارخانجات پنیرسازی می باشد. كه موجب كاهش زمان انعقاد شیر و بالارفتن ثبات و استحكام دلمه شدن آن می شود.
1- ژن بتالاكتوگلوبولین (Beta-lactoglobulin):
****از زمانی* كه* بتالاكتوگلوبولین* گاو توسطPalmer *در سال* 1943 از شیر جدا شد مطالعه زیادی* به* هر گونه* ممكن* روی* آن* صورت* گرفت* ولی اصط*لاح* بتالاكتوگلوبولین* را برای* اولین* بارGannar وهمكارانش* در 1942 بر روی* بخش*های* جدا شده* توسطPalmer *بكار بردند. ****بتالاكتوگلوبولین* پروتئین* اصلی* بخش* آب* پنیر شیر نشخوار كنندگان* است* و بر حیوانات* تك*معده*ای* مثل* خوك* ، اسب* ، سگ* ، گربه* و كانگورو و حتی* حیوانات* دریایی* مثل* وال* و دلفین* دارای* پروتئین* بتالاكتوگلوبولین* در شیر خود هستند.
Mackenzi Bell ****بیان* داشتند كه* در شیر انسان* بتالاكتوگلوبولین* یافت* نمی*شود وروش*هایRadioImonono *ثابت* كرد كه* در شیر انسان* حدود 008-5 میكروگرم* بر لیتر پروتئین* بتالاكتوگلوبولین* گاو یا حداقل* پپتیدهای* آنتی*ژنیك* وجود دارد كه* به* نظر می*رسد از طریق* جیره*غذایی* وارد شیر انسان* شده* باشند.
در شیر جوندگان* بتالاكتوگلوبولین* وجود ندارد ولی* در شیرموش* خانگی* و صحرایی* پروتئین* آب* پنیر اصلیwhey acidic protein)WAP )* است* كه* از لحاظ *وزن* مولكولی* به* بتالاكتوگلوبولین* شبیه* است* ولیWAP *در شیر نشخواركنندگان* وجود ندارد. ****در سال* 1964Li با استفاده* از الكتروفورز پروتئین*های* شیر ثابت* كرد كه* بتالاكتوگلوبولین هتروزیگوت* است* و از آن* زمان* تلاشهای* زیادی* جهت* پیداكردن* واریانت*های* ژنتیكی*بتالاكتوگلوبولین* در گونه*های* مختلف* صورت* گرفته* است* به* طوری* كه* تا سال* 2000 حدود 8واریانت* برای* بتالاكتوگلوبولین* گاو، 3 واریانت* برای* بتالاكتوگلوبولین* گوسفند پیدا شد.
بتالاكتوگلوبولین پروتئین اصلی بخش آب پنیر شیر نشخواركنندگان است كه دارای وزن مولكولی 18200 دالتون است كه در گاو و بز بر روی كروموزوم شماره 11 و در گوسفند بر روی كروموزوم شماره 3 تعیین نقشه شده است. ژن بتالاكتوگلوبولین در گوسفند دارای 9737 جفت باز است و شامل 7 اگزون و 6 اینترون می باشد كه اگزون 7 این ژن كاملا غیر فعال است و 6 اگزون اولیه مسئول تولید پروتئین بتالاكتوگلوبولین می باشند. ارتباط چندشكلی های موجود در این ژن با صفات تولید شیر به خوبی مورد بررسی قرار گرفته است. ژن آلفا لاكتالبومین یكی دیگر از ژنهای بخش آب پنیر است كه در گاو در كروموزوم 5 و در گوسفند در كروموزوم 3 شناسائی شده است و دارای 1400 دالتون وزن مولكولی است.
ب- ژنهای كاندیدا با تولید شیر و خصوصیات آن:
1- مجموعه ژنی هورمون رشد، گیرنده هورمون رشد (GH/GHR):
ژن هورمون رشد دارای 5 اگزون و 4 اینترون می باشد كه كد كننده پروتئینی با 191-190 اسید آمینه می باشد كه از غده هیپوفیز قدامی ترشح می شود این هورمون نقش كلیدی در فرایندهای متابولیكی مانند رشد، تولید مثل، پیری، پاسخهای ایمنی، بلوغ، اشتها، چربی لاشه و اسپرماتوژنز دارد بررسی جهشهای موجود در نواحی مختلف این ژن همواره مورد توجه بسیاری از متخصصان اصلاح نژاد می باشد. ارتباط چندشكلیهای این ژن با خصوصیات تولید شیر بطور وسیعی مورد بررسی قرار گرفته است. ژن گیرنده هورمون رشد دارای 10 اگزون و 9 اینترون می باشد كه دایمر شدن آن با هورمون رشد، برای انتقال پیام هورمون رشد به داخل سلول لازم می باشد. ارتباط ژن گیرنده هورمون رشد با فنوتیپ كوتولگی و همچنین با خصوصیات تولید شیر و وزن از شیرگیری و وزن كشتار در سطح وسیعی بررسی شده است.
2- ژن لپتین (Leptin gene):
لپتین از واژه Leptus به معنی لاغری گرفته شده است این هورمون در نتیجه جهش ایجاد شده در سطح ژن مسئول چاقی تولید میشود منبع اصلی ترشح لپتین سلولهای آدیپوسیت بافتهای چربی بخصوص آدیپوز سفید می باشد. اعتقاد بر این است كه این هورمون عمده ترین كنترل كننده اشتها، متابولیسم انرژی، بلوغ، باروری، ایمنی و افزایش وزن بدن می باشد. این ژن دارای 3 اگزون و 2 اینترون می باشد و از لحاظ اصلاح نژاد برای بهبود و كیفیت گوشت، باروری، بازده مصرف خوراك و تولید شیر حائز اهمیت است.
3- ژنهای PIT1/IGF1 (PIT1/IGF1 gene):
ژن PIT1 بعنوان یك فاكتور اختصاصی نسخه برداری در غده هیپوفیز شناسائی شده است. پروتئین كد شونده توسط این ژن میزان تظاهر ژن هورمون رشد و پرولاكتین را كنترل می كند وجود چندشكلی در توالی این ژن احتمالا در میزان و تعداد نسخه برداری ژنهای هورمون رشد و پرولاكتین ضروری می باشد بنابراین این ژن بعنوان ژن كاندیدا برای صفات مرتبط با رشد در گاوهای گوشتی شناخته شده است. ژن IGF1 ژن دیگری است كه پروتئین حاصل از این ژن در تنظیم عمل هورمون رشد نقش عمده ای دارد. ژن IGF1، سوماتومدین C نام دارد كه توسط كبد ساخته می شود و دارای 70 اسیدآمینه است. بسیاری از مقالات نشان داده اند كه عمل هورمون رشد از طریق واسطه گری پروتئین IGF1 عمل می كند.
ژن لاكتوفرین (Lactoferin gene):
لاكتوفرین یك گلیكوپروتئین متصل شونده به آهن است كه متعلق به خانواده ژنهای ترانسفرین می باشد لاكتوفرین گاو بزرگترین ژن از دسته پروتئین های شیر است كه شامل 17 اگزون می باشد لاكتوفرین متداولترین مكانیسم دفاع شیمیایی موجود در شیر است این پروتئین موجود در شیر از رشد باكتری های نیازمند به آهن، با مهار آهن جلوگیری می كند و در نهایت با غیر قابل دسترس كردن آهن برای استفاده باكتری از رشد باكتری جلوگیری می كند. در نتیجه گاوهای شیرده با ژنوتیپ مطلوب برای این ژن از كیفیت شیر مناسب و فاقد آلودگی برخوردار خواهند بود.
دیدگاه انتقال ژن و ایجاد حیوانات تراریخت حاوی شیر مناسب
****
در كنار دیدگاه ژنهای كاندیدا كه در بالا مورد بحث قرار گرفت، یكی دیگر *از اهداف بهبود كیفیفت شیر، استفاده از* انتقال* ژن* در دامهای* شیرده به منظور تغییر تركیبات* شیر می*باشد. مقدار پنیر تولید مستقیما به* خصوصیت* مقدار كاپاكازئین* شیر وابسته* است* بدین* معنی* كه* مایه* پنیر فقط* كاپاكازئین* را سوبسترا قرار می*دهد و آن* را به* دو قسمت* یك* بخش* كوچك* كه* 5% وزن* كازئین* اولیه* را دارد و یك*بخش* بزرگتر كه* پاراكاپاكازئین* است* تقسیم* می*كند.
****پاراكازئینات* حاصل* از محلول* مایهِ پنیر در برابر یون* كلسیم* حساس* بوده* و رسوب* می*كندتجزیه* كاپاكازئین* باعث* بهم* خوردن* تعادل* بارهای* الكتریكی* شده* و به* دنبال* آن* مهاجرت* كازئینو به*فاز محلول* عامل* اصلی* و ضروری* برای* منعقد شدن* شیر، می*باشد.
بنابراین* افزایش* تولید كاپاكازئین*با تكنیك* انتقال* ژن* یك* احتمال* منطقی* به* نظر می*رسد. در بسیاری از كشورهای آفریقایی و كشورهای كه آب و هوای بسیار گرمی دارند و امكان استفاده از یخچال و سرد كننده برای جلوگیری از فساد شیر وجود ندارد، ایجاد حیوانات تراریحت از لحاظ ژن كاپاكازئین منجر به تولید شیری می گردد كه حداقل تا یك هفته بدون نیاز به وسایل سرمایشی قابل به مصارف كودكان می رسد. هدف* دیگر در انتقال* ژن* تغییر لاكتوز شیرمی*باشد كه* كمك* بزرگی* به* امكان* مصرف* شیر توسط* بسیاری* از افراد است* كه* حساس* به* لاكتوز هستند و قدرت* هضم* لاكتوز بعد از مصرف* شیر یا مواد غذائی* حاوی* شیر را ندارند.
امروز با استفاده از تكنیكهای رایج مهندسی ژنتیكی، امكان تولید دامهای كه شیرشان حاوی مواد داروئی و واكسنهای خوراكی می باشد امری امكان پذیر گشته است..امروزه محصولات بسیاری از قبیل هورمون رشد، اینترلوكین و پادزهرهایی بوسیله مهندسی ژنتیك تولید می گردد كه دارای اهمیت اقتصادی بسیاری می باشد.
البته افق جدید پیش روی دانشمندان اینست كه آنها می كوشند تا محصولات مورد نظر را نه در ریزسازواره ها، بلكه در شیر حیواناتی مانند گوسفند یا گاو تولید نمایند.
ر این روش ابتدا ژن مورد نظر را تحت یك قطعه DNA كنترل كننده قرار می دهند این قعطه قادر است پروتئین مورد نظر را از روی ژنی كه بدان متصل است بطور اختصاصی در غدد شیری گاو، گوسفند، بز و یا حیوانات ذیگر تولید نمایند. با استفاده از حیوان تراریخته در تولید این مواد می توان از بسیاری از دستگاههای پیچیده صرفنظر نمود زیرا كه حیوان تراریخته مانند یك بیوراكتور عمل نموده و فرآیند تولید این پروتئین ها در غدد شیری خود به طور طبیعی كنترل می شود و این واقعیت سبب صرفه جویی احتمالی در مخارج تولید پروتئین می گردد. ولی بهر حال نباید فراموش كرد كه هزینه اولیه چنین پروژه های بسیار هنگفت بوده و هنوز تمامی جوانب آن و مسائل ایمنی زیستی و فقدان عوارض جانبی آن هنوز در هاله ای از ابهام می باشد.
بعضی از منابع مورد استفاده:
جوانمرد، آرش.1380. بررسی چندشكلی ژن هورمون رشد در گاوهای سیستانی(پایان نامه).دانشكده كشاورزی. دانشگاه تهران
الیاسی، قربان.1381. بررسی چند شكلی ژن بتالاكتوگلوبولین در پنج نژاد گوسفند ایران(پایان نامه). دانشكده كشاورزی. دانشگاه تبریز
شیر و فرآورده*های لبنی حاصل از آن، مهمترین منابع غذائی مورد استفاده در تغذیه هستند كه احتیاجات انرژی و پروتئین با كیفیت بالا و انواع ویتامینها و مواد معدنی را برآورده می*كنند.
در گذشته عمده برنامه های اصلاح نژاد گاوهای شیرده بر آزمون نتاج یا انتخاب نرهای ممتاز بر اساس ركود تولیدی دختران استوار بود و در جمعیت دختران این گاوهای نر نیز ركورد گیری برای صفت تولید شیر صورت می پذیرفت و نهایتا نرهایی با ارزش ژنتیكی افزایشی مناسب برای تولید شیر انتخاب می گردید.
چنین انتخابی به این دلیل انجام می شد كه تنها صفت تولید شیر ارزش اقتصادی داشت. امروزه ارزش گاوهای ماده منحصرا بوسیله تولید شیر مشخص نمی شود بلكه چربی و پروتئین نیز درآمد ناشی از فروش شیر را تحت تاثیر قرار می دهند.
درصد چربی و پروئتین شیر از نظر ارزش اقتصادی در قیمت گذاری شیر ضروری می باشد و بنابراین در كنار سایر اهداف اصلاحی این صفات نیز از اهمیت خاصی برخوردارند. علارغم اینكه انتخاب فنوتیپی و استفاده از مدلهای حیوانی، همواره توانسته پیشرفت ژنتیكی مناسبی را در نسلهای آتی به وجود آورد اما نیاز به روشهای كه منجر به كاهش فاصله نسلی شده و همچنین افزایش دقت ارزیابی های ژنتیكی گردد، همواره احساس شده است.
لذا یكی از راهكارهای احتمالی مناسب موجود برای دستیابی به این اهداف، كاربرد نشانگرهای ژنتیكی می باشد كه بطور مستقیم و یا غیر مستقیم بر تولید شیر و خصوصیات آن تاثیرگذار می باشد. دیدگاه ژنهای كاندیدا یكی از جدیدترین محورهای تحقیقاتی برای بهبود خصوصیات شیر تولیدی در دامهای شیرده می باشد كه در دهه اخیر زمینه بسیاری از تحقیقات ژنتیك مولكولی در زمینه اصلاح نژاد گله های شیرده را به خود اختصاص داده است .
شانگرهای DNA با اطلاعاتی كه قبل از تظاهر صفت مورد انتخاب فراهم می نمایند، احتمالا دستاوردهای مناسبی را به همراه داشته و برنامه های اصلاحی را به یك بازده مناسب هدایت كنند. این مقاله سعی دارد در یك نگرش اجمالی بعضی از ژنهای تاثیر گذار بر روی كمیت و كیفیت شیر و فرآوردهای لبنی حاصل از آن و همچنین دیدگاههای زیست فن آوری موجود را به خوانندگان معرفی نماید.
الف- ژنهای كد كننده پروتئینهای شیر:
در تمام*پستانداران* پروتئین*های* شیر به* دو گروه* عمده* كازئین*ها و پروتئین*های* آب* پنیر تقسیم* می*گردند
پلی*مورفیسم* پروتئین*های* شیر
****از زمانی* كه* برای* اولین* بار دو واریانت* برای* پروتئین* b-lactoglobulin *شیر گاو توسAschaffenburg Drewry *كشف گردید نشان* داده* شد كه* سایر پروتئین*های* شیر هم چند شكل *ژنتیكی* نشان* می*دهند و اختلاف* ژنتیكی* به* علت* جهش* در ژن*ها می*باشد كه* منجر به* جانشینی*یك* اسیدآمینه* یا حذف* یك* یا چند اسیدآمینه* در پروتئین*های* شیر می*گردد.
ا امروز در شیر گاو چندین* واریانت* در CN *-1as، ;-La , K-CN ,B-CN-2as وبتالاكتوگلوبولین تعیین شده كه *از 30 واریانت* مشخص* شده* برای* 6 پروتئین* شیردر مورد واریانت* A در Casein*-1as و واریانتD درCasein *-2as31 و 91 اسیدآمینه* حذف شده ولی* در 82 مورد بقیه* فقط* جانشینی* ساده* وجود دارد كه* در تمام* موارد تفاوت* درتركیب* اسیدهای* آمینه* باعث تغییر در وظیفه* ویژه* آنها در پروتئین* شده است. از این*رو تمام*واریانت*های* توضیح* داده* شده* توسط* روش* الكتروفورز تشخیص* داده* می*شود به* علت*اینكه* تمام* اسیدهای* آمینه* تفاوت*های* قابل* مشاهده*ای* را در الكتروفورز نشان* نمی*دهند می*توان*حدس* زد كه* استفاده* از تكنیك* الكتروفورز تنها 41 واریانت*های* ژنتیكی* ممكن* را آشكارمی*سازد
پلی*مورفیسم* پروتئین*های* شیر :
****در تمام* گونه*های* پستانداران* هتروزیگوتی* بیشتری* در كازئین*ها نسبت* به* پروتئین*های* آب پنیر مشاهده* شده* است. ****هر چهار نوع* كازئین* شیر گوسفند كه* ژن* كد كننده* آنها در روی* كروموزوم* 6 و به* صو متوالی* در كنار هم* قرار گرفته*اند،
این كازئین ها عبارتند از :
K-casein : دارای* 171 اسیدآمینه* است* و *توسط* روشSSCP *سه* واریانت* از آن* كشف*********شده* است.
B-casein دارای* سه* اللA,B,C *می*باشد
: as1-casein دارای* 6 الل(A-E) *می*باشد.
: as2-casein دارای* دو واریانت* می*باشد1
****پروتئین*های* آب* پنیر شیر گوسفند در روی* كروموزوم* شماره* 3 تعیین* محل* شده*اند و عبارتند از:
: a-lactalbomin دارای* دو الل* می*باشد.
: b-lactoglobulin تا به* حال* 3 الل* برای* آن* تشخیص* داده* شده* است.
****1- مجموعه ژنهای كازئین شیر(Casein gene)
در گاو ژن*های* هر 4 كازئین* بر روی* كرموزوم* 6 و به* صورت* مجموعه*ای* متوالی* قرار گرفته* a-la در روی* كروموزوم* 5 وb-lg در روی* كروموزوم* 11 تعیین* نقشه* شده*اند.
ژنهای بخش كازئین شیر به چهار گروه عمده K-Casein (با وزن مولكولی 19800 دالتون و 169 اسید آمینه)، Beta-Casein (با وزن مولكولی 24000 دالتون و 209 اسید آمینه)، as1-Casein (با وزن مولكولی 23000 دالتون و 199 اسید آمینه) و as2-Casein (با وزن مولكولی 25000 دالتون و 207 اسید آمینه) تقسیم می شوند كه در گاو، بر روی كروموزوم شمار 6 و در گوسفند و بز بر روی كروموزوم شماره 4 قرار گرفته اند. كاپا كازئین یكی از مهمترین پروتئینهای شیر است و توسط ژنی با پنج اگزون و چهار اینترون كنترل می گردد. مقدار پنیر تولیدی و همچنین مانده گاری شیر در خارج از یخچال بطور مستقیم به خصوصیات كاپا كازئین شیر بستگی دارد. الل B ژن كاپاكازئین كه حاصل بروز جهش نقطه ای (T/C) در موقعیت اگزون 4 می باشد موجب بالا رفتن راندمان تولید شیر به پنیر می شود در كاتالوگهای اسپرم ژنوتیپهای BB یا AB بیانگر ژنوتیپ های مطلوب برای تولید شیر مورد استفاده در كارخانجات پنیرسازی می باشد. كه موجب كاهش زمان انعقاد شیر و بالارفتن ثبات و استحكام دلمه شدن آن می شود.
1- ژن بتالاكتوگلوبولین (Beta-lactoglobulin):
****از زمانی* كه* بتالاكتوگلوبولین* گاو توسطPalmer *در سال* 1943 از شیر جدا شد مطالعه زیادی* به* هر گونه* ممكن* روی* آن* صورت* گرفت* ولی اصط*لاح* بتالاكتوگلوبولین* را برای* اولین* بارGannar وهمكارانش* در 1942 بر روی* بخش*های* جدا شده* توسطPalmer *بكار بردند. ****بتالاكتوگلوبولین* پروتئین* اصلی* بخش* آب* پنیر شیر نشخوار كنندگان* است* و بر حیوانات* تك*معده*ای* مثل* خوك* ، اسب* ، سگ* ، گربه* و كانگورو و حتی* حیوانات* دریایی* مثل* وال* و دلفین* دارای* پروتئین* بتالاكتوگلوبولین* در شیر خود هستند.
Mackenzi Bell ****بیان* داشتند كه* در شیر انسان* بتالاكتوگلوبولین* یافت* نمی*شود وروش*هایRadioImonono *ثابت* كرد كه* در شیر انسان* حدود 008-5 میكروگرم* بر لیتر پروتئین* بتالاكتوگلوبولین* گاو یا حداقل* پپتیدهای* آنتی*ژنیك* وجود دارد كه* به* نظر می*رسد از طریق* جیره*غذایی* وارد شیر انسان* شده* باشند.
در شیر جوندگان* بتالاكتوگلوبولین* وجود ندارد ولی* در شیرموش* خانگی* و صحرایی* پروتئین* آب* پنیر اصلیwhey acidic protein)WAP )* است* كه* از لحاظ *وزن* مولكولی* به* بتالاكتوگلوبولین* شبیه* است* ولیWAP *در شیر نشخواركنندگان* وجود ندارد. ****در سال* 1964Li با استفاده* از الكتروفورز پروتئین*های* شیر ثابت* كرد كه* بتالاكتوگلوبولین هتروزیگوت* است* و از آن* زمان* تلاشهای* زیادی* جهت* پیداكردن* واریانت*های* ژنتیكی*بتالاكتوگلوبولین* در گونه*های* مختلف* صورت* گرفته* است* به* طوری* كه* تا سال* 2000 حدود 8واریانت* برای* بتالاكتوگلوبولین* گاو، 3 واریانت* برای* بتالاكتوگلوبولین* گوسفند پیدا شد.
بتالاكتوگلوبولین پروتئین اصلی بخش آب پنیر شیر نشخواركنندگان است كه دارای وزن مولكولی 18200 دالتون است كه در گاو و بز بر روی كروموزوم شماره 11 و در گوسفند بر روی كروموزوم شماره 3 تعیین نقشه شده است. ژن بتالاكتوگلوبولین در گوسفند دارای 9737 جفت باز است و شامل 7 اگزون و 6 اینترون می باشد كه اگزون 7 این ژن كاملا غیر فعال است و 6 اگزون اولیه مسئول تولید پروتئین بتالاكتوگلوبولین می باشند. ارتباط چندشكلی های موجود در این ژن با صفات تولید شیر به خوبی مورد بررسی قرار گرفته است. ژن آلفا لاكتالبومین یكی دیگر از ژنهای بخش آب پنیر است كه در گاو در كروموزوم 5 و در گوسفند در كروموزوم 3 شناسائی شده است و دارای 1400 دالتون وزن مولكولی است.
ب- ژنهای كاندیدا با تولید شیر و خصوصیات آن:
1- مجموعه ژنی هورمون رشد، گیرنده هورمون رشد (GH/GHR):
ژن هورمون رشد دارای 5 اگزون و 4 اینترون می باشد كه كد كننده پروتئینی با 191-190 اسید آمینه می باشد كه از غده هیپوفیز قدامی ترشح می شود این هورمون نقش كلیدی در فرایندهای متابولیكی مانند رشد، تولید مثل، پیری، پاسخهای ایمنی، بلوغ، اشتها، چربی لاشه و اسپرماتوژنز دارد بررسی جهشهای موجود در نواحی مختلف این ژن همواره مورد توجه بسیاری از متخصصان اصلاح نژاد می باشد. ارتباط چندشكلیهای این ژن با خصوصیات تولید شیر بطور وسیعی مورد بررسی قرار گرفته است. ژن گیرنده هورمون رشد دارای 10 اگزون و 9 اینترون می باشد كه دایمر شدن آن با هورمون رشد، برای انتقال پیام هورمون رشد به داخل سلول لازم می باشد. ارتباط ژن گیرنده هورمون رشد با فنوتیپ كوتولگی و همچنین با خصوصیات تولید شیر و وزن از شیرگیری و وزن كشتار در سطح وسیعی بررسی شده است.
2- ژن لپتین (Leptin gene):
لپتین از واژه Leptus به معنی لاغری گرفته شده است این هورمون در نتیجه جهش ایجاد شده در سطح ژن مسئول چاقی تولید میشود منبع اصلی ترشح لپتین سلولهای آدیپوسیت بافتهای چربی بخصوص آدیپوز سفید می باشد. اعتقاد بر این است كه این هورمون عمده ترین كنترل كننده اشتها، متابولیسم انرژی، بلوغ، باروری، ایمنی و افزایش وزن بدن می باشد. این ژن دارای 3 اگزون و 2 اینترون می باشد و از لحاظ اصلاح نژاد برای بهبود و كیفیت گوشت، باروری، بازده مصرف خوراك و تولید شیر حائز اهمیت است.
3- ژنهای PIT1/IGF1 (PIT1/IGF1 gene):
ژن PIT1 بعنوان یك فاكتور اختصاصی نسخه برداری در غده هیپوفیز شناسائی شده است. پروتئین كد شونده توسط این ژن میزان تظاهر ژن هورمون رشد و پرولاكتین را كنترل می كند وجود چندشكلی در توالی این ژن احتمالا در میزان و تعداد نسخه برداری ژنهای هورمون رشد و پرولاكتین ضروری می باشد بنابراین این ژن بعنوان ژن كاندیدا برای صفات مرتبط با رشد در گاوهای گوشتی شناخته شده است. ژن IGF1 ژن دیگری است كه پروتئین حاصل از این ژن در تنظیم عمل هورمون رشد نقش عمده ای دارد. ژن IGF1، سوماتومدین C نام دارد كه توسط كبد ساخته می شود و دارای 70 اسیدآمینه است. بسیاری از مقالات نشان داده اند كه عمل هورمون رشد از طریق واسطه گری پروتئین IGF1 عمل می كند.
ژن لاكتوفرین (Lactoferin gene):
لاكتوفرین یك گلیكوپروتئین متصل شونده به آهن است كه متعلق به خانواده ژنهای ترانسفرین می باشد لاكتوفرین گاو بزرگترین ژن از دسته پروتئین های شیر است كه شامل 17 اگزون می باشد لاكتوفرین متداولترین مكانیسم دفاع شیمیایی موجود در شیر است این پروتئین موجود در شیر از رشد باكتری های نیازمند به آهن، با مهار آهن جلوگیری می كند و در نهایت با غیر قابل دسترس كردن آهن برای استفاده باكتری از رشد باكتری جلوگیری می كند. در نتیجه گاوهای شیرده با ژنوتیپ مطلوب برای این ژن از كیفیت شیر مناسب و فاقد آلودگی برخوردار خواهند بود.
دیدگاه انتقال ژن و ایجاد حیوانات تراریخت حاوی شیر مناسب
****
در كنار دیدگاه ژنهای كاندیدا كه در بالا مورد بحث قرار گرفت، یكی دیگر *از اهداف بهبود كیفیفت شیر، استفاده از* انتقال* ژن* در دامهای* شیرده به منظور تغییر تركیبات* شیر می*باشد. مقدار پنیر تولید مستقیما به* خصوصیت* مقدار كاپاكازئین* شیر وابسته* است* بدین* معنی* كه* مایه* پنیر فقط* كاپاكازئین* را سوبسترا قرار می*دهد و آن* را به* دو قسمت* یك* بخش* كوچك* كه* 5% وزن* كازئین* اولیه* را دارد و یك*بخش* بزرگتر كه* پاراكاپاكازئین* است* تقسیم* می*كند.
****پاراكازئینات* حاصل* از محلول* مایهِ پنیر در برابر یون* كلسیم* حساس* بوده* و رسوب* می*كندتجزیه* كاپاكازئین* باعث* بهم* خوردن* تعادل* بارهای* الكتریكی* شده* و به* دنبال* آن* مهاجرت* كازئینو به*فاز محلول* عامل* اصلی* و ضروری* برای* منعقد شدن* شیر، می*باشد.
بنابراین* افزایش* تولید كاپاكازئین*با تكنیك* انتقال* ژن* یك* احتمال* منطقی* به* نظر می*رسد. در بسیاری از كشورهای آفریقایی و كشورهای كه آب و هوای بسیار گرمی دارند و امكان استفاده از یخچال و سرد كننده برای جلوگیری از فساد شیر وجود ندارد، ایجاد حیوانات تراریحت از لحاظ ژن كاپاكازئین منجر به تولید شیری می گردد كه حداقل تا یك هفته بدون نیاز به وسایل سرمایشی قابل به مصارف كودكان می رسد. هدف* دیگر در انتقال* ژن* تغییر لاكتوز شیرمی*باشد كه* كمك* بزرگی* به* امكان* مصرف* شیر توسط* بسیاری* از افراد است* كه* حساس* به* لاكتوز هستند و قدرت* هضم* لاكتوز بعد از مصرف* شیر یا مواد غذائی* حاوی* شیر را ندارند.
امروز با استفاده از تكنیكهای رایج مهندسی ژنتیكی، امكان تولید دامهای كه شیرشان حاوی مواد داروئی و واكسنهای خوراكی می باشد امری امكان پذیر گشته است..امروزه محصولات بسیاری از قبیل هورمون رشد، اینترلوكین و پادزهرهایی بوسیله مهندسی ژنتیك تولید می گردد كه دارای اهمیت اقتصادی بسیاری می باشد.
البته افق جدید پیش روی دانشمندان اینست كه آنها می كوشند تا محصولات مورد نظر را نه در ریزسازواره ها، بلكه در شیر حیواناتی مانند گوسفند یا گاو تولید نمایند.
ر این روش ابتدا ژن مورد نظر را تحت یك قطعه DNA كنترل كننده قرار می دهند این قعطه قادر است پروتئین مورد نظر را از روی ژنی كه بدان متصل است بطور اختصاصی در غدد شیری گاو، گوسفند، بز و یا حیوانات ذیگر تولید نمایند. با استفاده از حیوان تراریخته در تولید این مواد می توان از بسیاری از دستگاههای پیچیده صرفنظر نمود زیرا كه حیوان تراریخته مانند یك بیوراكتور عمل نموده و فرآیند تولید این پروتئین ها در غدد شیری خود به طور طبیعی كنترل می شود و این واقعیت سبب صرفه جویی احتمالی در مخارج تولید پروتئین می گردد. ولی بهر حال نباید فراموش كرد كه هزینه اولیه چنین پروژه های بسیار هنگفت بوده و هنوز تمامی جوانب آن و مسائل ایمنی زیستی و فقدان عوارض جانبی آن هنوز در هاله ای از ابهام می باشد.
بعضی از منابع مورد استفاده:
جوانمرد، آرش.1380. بررسی چندشكلی ژن هورمون رشد در گاوهای سیستانی(پایان نامه).دانشكده كشاورزی. دانشگاه تهران
الیاسی، قربان.1381. بررسی چند شكلی ژن بتالاكتوگلوبولین در پنج نژاد گوسفند ایران(پایان نامه). دانشكده كشاورزی. دانشگاه تبریز