Сучасний стан вивчення днк-поліморфізму генів міостатину та інсуліну у курей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сучасний стан вивчення днк-поліморфізму генів міостатину та інсуліну у курей

Шуліка Л.В., м. н. с. 5

Інститут тваринництва НААН

Стаття присвячена аналізу сучасного стану вивчення ДНК-поліморфізму генів міостатину та інсуліну курей, які є перспективними генами-кандидатами для використання у маркер-асоційованій селекції (MAS) з метою покращення продуктивних якостей птиці, насамперед м 'ясної продуктивності. Дослідження поліморфізму локусів кількісних ознак та генів-кандидатів з допомогою різних типів ДНК-маркерів є доцільним, оскільки у теперішній час ефективна селекційно- племінна робота потребує застосування сучасних молекулярно-генетичних підходів.

Аналіз відомостей, що містяться у генетичних базах даних, показав високий рівень поліморфізму для обох генів. Зокрема, у гені міостатину курей на сьогодні виявлено 193 поліморфізми, у гені інсуліну - 336. Частина SNP в межах обох локусів характеризуються асоціаціями з різними показниками м'ясної продуктивності курей, що робить їх перспективними для застосування у MAS з метою покращення м'ясних якостей курей. Стосовно мутацій в локусі міостатину слід відмітити c.234G>A, rs313744840, G2283A, G2100A, G2109A, G2244C, що асоційовані з живою масою курей у тому чи іншому віці. Для поліморфізмів G2100A і G2109A також показано вплив генотипу на деякі забійні якості тушки курей, наприклад, масу абдомінального жиру або грудних м'язів. Деякі дослідження також показують вплив окремих гаплотипів за рядом мутацій локусу MSTN на продуктивні ознаки птиці. В межах локусу інсуліну найбільш перспективними для досліджень є мутації C+1549T, T+3737C і A+3971G, які пов'язані як з живою масою курей, так і з низкою інших показників продуктивності.

В цілому, на даний момент відсутні глибокі і систематизовані дані щодо особливостей генетичної структури за вже відомими поліморфізмами у генах MSTN та INS, їх впливу на продуктивні якості в межах більшості порід курей, як найбільш розповсюджених, так і локальних. Таким чином, для вирішення як фундаментальних питань генетики птиці, так і практичних завдань селекції потрібне подальше вивчення та оцінка генетичних ресурсів різних порід курей за поліморфізмом генів міостатину та інсуліну.

Ключові слова: ген інсуліну, ген міостатину, поліморфізм, ДНК- маркери, кури.

ген інсулін кури маркер

У теперішній час ефективна селекційно-племінна робота у птахівництві повинна базуватися на сучасних науково-методичних підходах, що включають у себе широке застосування молекулярно-генетичних та статистичних методів. Саме такі підходи здатні врешті решт забезпечити більш глибоке розуміння генетичних процесів у штучних популяціях, а також природи формування тих чи інших господарсько-корисних ознак птиці, аж до контроля їх прояву на бажаному рівні.

Накопичення знань про особливості організації та реалізації генетичного матеріалу тварин дозволило у світовій практиці розробити та реалізувати такі новітні види селекції як селекція за генотипом (GAS), маркер-асоційована селекція (MAS) та геномна селекція (GS) [1]. Основою будь-якого із зазначених різновидів є відомості щодо поліморфізму ДНК свійських тварин, який зазвичай виявляють та аналізують з допомогою широкого спектра ДНК-маркерів (SSR, ISSR, RAPD, RFLP, PCR-RFLP, SSCP, SCAR, SNP, Indel etc) [2].

ДНК-маркери можна розподілити на два принципово різні типи: анонімні маркери та маркери з відомою локалізацією [3]. До перших відносяться RFLP, ISSR і RAPD, до останніх - PCR-RFLP, SCAR і SSR. Такі різновиди ДНК- маркерів як SNP та Indel розрізняють в залежності від типу мутації, що лежить в основі маркера - це або точкова мутація (SNP, Single Nucleotide Polymorphism), або вставка/випадіння однієї чи декількох пар нуклеотидів у ланцюзі ДНК (Indel, Insertion/Deletion).

SNP розташовані у геномі тварин із високою частотою, що і робить їх дуже привабливими для використання з метою виявлення і аналізу ДНК- поліморфізму [4]. SNP можна вивчати за допомогою як анонімних, так і маркерів з відомою локалізацією [5]. Перший підхід використовується у геномній селекції, його використання потребує спеціальних ДНК-чипів чи мікропанелей, що дозволяють охопити практично весь геном, дорогого обладнання для процесу детекції, а також наявності референсних популяцій тварин для коректного аналізу [6].

Другий підхід застосовується у GAS і MAS. Він базується на вивченні поліморфізму локусів кількісних ознак (QTL) або генів-кандидатів. QTL - це ділянки хромосом, в межах яких є поліморфізми, для яких відомо про зв'язок з проявом господарсько-корисних ознак. Гени-кандидати - це конкретні гени, що пов'язані з проявом тієї чи іншої господарсько-корисної ознаки; зазвичай розташовуються у межах QTL [7]. У будь-якому випадку їх локалізація відома, що дозволяє вивчати одні й ті ж поліморфізми у різних породах та лініях тварин і птиці, а також аналізувати природу зв'язку між поліморфізмом та рівнем прояву тієї чи іншої ознаки. Таким чином, вивчення поліморфізму генів-кандидатів є необхідним етапом на шляху до ефективного використання та управління генетичними ресурсами сільськогосподарських тварин і птиці.

На сьогодні відома велика кількість генів-кандидатів, що пов'язані з проявом ознак м'ясної та яєчної продуктивності у птиці, зокрема у курей. Серед них ген гормону росту та рецептору гормону росту, ген інсуліноподібного ростового фактору I, ген пролактину та ген рецептору пролактину, гени родини трансфор- муючих ростових факторів, ген міостатину, ген інсуліну тощо. Серед вищезгаданих генів особливу цікавість представляють ген міостатину (MSTN), оскільки він є прямим негативним регулятором росту м'язової тканини у хребетних тварин [8], а також ген інсуліну (INS), що приймає участь у регуляції обміну вуглеводів у тварин [9].

Виходячи з цього, метою досліджень було проаналізувати сучасний стан вивчення ДНК-поліморфізму генів міостатину та інсуліну у курей, а також їх зв'язків із господарсько-корисними ознаками птиці, провести узагальнення відомостей, що містяться у літературних джерелах та базах даних за обраними генами.

Матеріали та методи досліджень. Матеріалом досліджень слугували зарубіжні та вітчизняні літературні джерела; відомості з генетичних баз даних: NCBI GenBank і SNP (www.ncbi.nlm.nih.gov), Ensembl (www.ensembl.org), Chicken QTL Database (www.animalgenome.org/cgi-bin/QTLdb/GG/index); результати власних досліджень.

Результати досліджень. Поліморфізм гену міостатину. Ген міостатину курей має дві назви: GDF-8 (Growth and Differentiation Factor 8) та MSTN (myostatin). Ген локалізований на хромосомі 7, на відстані приблизно 218223 кілобаз від 5'-кінця кодуючої нитки ДНК, складається з трьох екзонів та двох інтронів. Кодує білковий продукт - регуляторний фактор міостатин, що експресу- ється головним чином у м'язовій тканині.

За даними NCBI, у межах локусу міостатину курей на даний час виявлено 193 поліморфізми, більша частина яких представляє собою однонуклеотидні заміни - транзиції або трансверсії. Велика кількість поліморфізмів описана у літературних джерелах (таблиця 1), переважна більшість з них була виявлена дослідниками за допомогою методів SSCP, PCR-RFLP, секвенування або з використанням комбінації даних методів.

Таблиця 1. Однонуклеотидні поліморфізми, локалізовані в гені міостатину курей (за літературними джерелами)