Сучасні молекулярно-генетичні дослідження у вівчарстві

Д. С. Харічев

Modern molecular genetic studies in sheep breeding

D. S. Kharichev

Современные молекулярно-генетические исследования в овцеводстве

Д. С. Харичев

Ген Бурула (FecB). Суть дії цього гена полягає у підвищенні швидкості овуляції, яке призводить до збільшення приплоду у вівці. У овець з цим геном дозріває відразу 4-12 яйцеклітин, що в результаті сприяє народженню 4-10 ягнят.

Тварини можуть успадковувати цей ген як від одного з батьків (гомозиготний), так і від обох (гетерозиготний). Одна копія гена Бурула збільшує швидкість овуляції в середньому на 1,6 овуляцій за цикл, яка зазвичай прирівнюється до одного додатково народженого ягняти. Дві копії гена Бурула збільшують середню швидкість овуляції на 3,2 овуляції за цикл [7,8].

Ген FecB виробляє сильний інгібуючий ефект на лігандів GDF5 і BMP4, які зв'язуються BMPR-1B рецепторами. Ця дія пригнічує секрецію прогестерону з зернистих клітин, що пояснює збільшення концентрації фолікулостимулюючого гормону. У гомозиготних вівцематок BMPR-Ш частково інактивується.

Мінливість обраних локусів добре вивчена на європейських [9], індійських та інших породах овець по всьому світі [7]. Ген кодує фактор диференціального зростання тканин 9 (GDF9 / FecG). Він локалізований на п'ятій хромосомі [10] і його мутантні алелі, що розрізняються за п'ятьма однонуклеотидними замінами, асоційованні зі зниженою фертильністю, а в гомозиготному стані призводять до стерильності особини. Аналогічна ситуація описана для наступного гена - BMP15 / FecX - одного з білків, що регулюють кістковий морфогенез. Цей ген додатково цікавий тим, що має зчеплене успадкування зі статтю [10,11].

Гени м'ясної продуктивності.

В експериментах на великих групах тварин найбільш яскравий фенотиповий прояв викликають дані стосовно поліморфізму декількох одинарних генів, які впливають на якість м'яса та його кількісні параметри, зокрема: ген гормону росту (GH). В дослідах окремих авторів [1,2,3,21] показано, що суперекспрес гена GH призводить до прискореного зростання і розвитку організму тварини. При цьому можна очікувати, що зміни в рівні експресії або в структурі гена/білка можуть призводити до позитивного впливу на господарсько-корисні ознаки, в т.ч. приріст живої маси;

ген калліпіга. Фенотипово у овець мутація callipyge SNPCLPG проявляється м'язовою гіпертрофією, в першу чергу в області тазу і задніх кінцівок. М'язи у таких ягнят збільшені, з різним ступенем роз- витку. У ягнят з цією мутацією проявляються деякі бажані господарсько-корисні характеристики і властивості м'яса: вищий відсоток виходу м'яса, велика філе, але при цьому м'ясо більш пісне та жорстке. Це обумовлено високим рівнем білка кальпастатина, который не дає м'ясу дозрівати. У цих ягнят кращі якості туші виражаються у більшому виході м'яса на 30-46% (порівняно з ягнятами звичайної муску- листості) [2]. На додаток до цього, ягнята з калліпіга є більш продуктивними за м'ясними якостями при меншому щоденному поглинанні кормів, що проявляється в менших виробничих витратах. Отже, широке використання таких тварин потенційно здатне знизити вартість ягнятини для споживачів та підвищити рентабельність галузі вівчарства. У той же час, негативною ознакою, навіть пороком ягнят з цією мутацією є висока жорсткість м'яса [3];

кальпаїн (Calpain). У 1976 р було досліджено перший білок родини кальпаїнів, який відіграє ключову роль у декомпозиції м'яса, що відбувається після забою тварини. Система кальпаїна є комплексом протеолітичних і цитолітичних білків, яка включає в себе кальцій-за- лежну протеазу, що грає значну роль в зростанні м'язів і отриманні м'яса ніжної текстури після забою. Ферменти кальпаїна у живих овець контролюють ріст м'язів за рахунок контролю декомпозиції м'язових волокон. Після забою ферменти кальпаїна роблять м'ясо ніжнішим за рахунок декомпозиції Z-дисків скелетної мускулатури і ослаблення зв'язків між м'язовими волокнами;

кальпастатин - це специфічний інгібітор кальцій-залежних протеолітичних ферментів (кальпаїна m і ^) в тканинах ссавців. Tahmourethpour et al. виявили генотип АС вівці, носії якого найкраще набирали живу масу. Також повідомляють про те, що вівці з генотипом АС набирали на 18% більшу масу тіла, ніж тварини з генотипом АА у гібридних Dorset і Coopworth овець. Отже, поліморфізм овець за геном кальпастатина може застосовуватися в якості маркера мясної продуктивності [1,2,3];

міостатин (МСТН). Це синтезований всередині організму білок, який пригнічує ріст і диференціювання м'язової тканини. За наявними даними, у людини і вищих хребетних МСТН є специфічним білком, який синтезується в скелетних м'язах і саме в них проявляються його біологічні ефекти [12,13]. При дефекті це придушення скасовується і тварина (або людина) отримує підвищену масу м'язів, не витрачаючи на це ніяких зусиль.

Вівці, які мають гомозиготний генотип, відрізняються на 10% вищою масою м'язової тканини і відповідно меншою масою жиру. Але при цьому у таких тварин спостерігають важкі пологи через перерозвиненості м'язів тазу у вівцематки. Відрізнити вівцю з подвійною мускулатурою можна і при огляді: у неї повинні бути широко розставлені передні і задні кінцівки, рельєфно виражені м'язи на лопатках, шиї і стегнах [14].

Гени молочної продуктивності.

Великого прогресу у підвищенні молочної продуктивності завдяки маркерній селекції набула галузь скотарства. Поліморфізм білків молока і їх вплив на показники молока, викликав інтерес науковців. Встановлено, що найбільш важливими білками молока є р-лак- тоглобулін і казеїн.

Стосовно інших видів тварин, зокрема овець, MAS ведеться менш інтенсивно. Щоб розширити ринок молочної продукції вівчарства необхідно оптимізувати методику визначення генотипів за локусами бета-лактоглобулину та каппа-казеїн [5,21].

Ген бета-лактоглобуліну. Являє собою дуже цінний компонент молока, необхідний для росту молодняка, тому є головним білком молочної сироватки. Цей ген досить великий і складається з 7 екзонів, що охоплюють близько 4000 п. о., довжина ланцюга білка бета-лактоглобуліну становить 178 амінокислот. Ген локалізовано на 3-й хромосомі овець. На сьогодні у овець виявлено 3 його генетичних варіанти - А, В і С. Генотип ВВ асоційований з високим надоєм молока, у той час як генотипи АА й АВ пов'язані з його хімічним складом та високою придатністю до вироблення сиру [4,5,21.]

Ген каппа-казеїну (CSN3). Пов'язаний з білковомолочністю і технологічними властивостями молока. Казеїни - група складних фосфопротеїнів, що забезпечують високу поживну цінність молока. Вони відіграють важливу роль у процесах виробництва сиру [6]. Молоко жуйних тварин містить у своєму складі 4 типи казеїнів: as2, as1, в, і к-казеїн. На сьогодні передбачається вивчення інших екзонів даного гена, для того, щоб визначити рівень їх генетичного поліморфізму і створити тести для практичного застосування при типуванні тварин за генотипами цих білків молока.

Гени вовнової продуктивності.

Вовна овець - це цінна сировина для промисловості. Виявлення генів, що регулюють ріст вовни, дає можливість поліпшити ефективність її виробництва [17]. До таких відносяться гени родини ^Ps.

Родина генів KAPs (HGTPs). - це гліцин-тирозинові білки, також відомі як кератин-асоційовані білки, грають ключову роль в основних структурних і механічних властивостях волокон вовни. HGTPs овець складаються з трьох мультигенних родин: KAP6, KAP7 і KAP8 генів. Поліморфізм цих трьох генів істотно впливає на якість вовнового волокна. Кератин-асоційовані білки овець характеризуються часткою цистеїну або гліцину, тирозину та їх залишків. За їх амінокислотним складом кератин-асоційованиі білки діляться на три групи: білки з високим вмістом сірки - KAP1 .n, KAP2.n і KAP3.n; білки з ультрависокою сіркою - KAP4.n, KAP5.n і високі гліцин-тирозинові - KAP6.n, KAP7, KAP8 [18,19,20.] Зокрема, найбільш суттєву зміну було виявлено по відношенню до вмісту високих гліцин-тирозинових білків, які відрізняються як всередині виду, так і між видами. Тому ця генетична різноманітність може впливати на структуру волокон вовни.

На сьогоднішній день поліморфізм виявлено в овечих генах KAP6, KAP7, KAP8 що вказує на можливість їх зв'язків зі змінами в діаметрі волокна, міцності і яскравості.

Таким чином, частина геному домашньої вівці характеризується наявністю певних поліморфних генів кількісних ознак продуктивності, використання котрих у маркер-залежній селекції сприятиме суттєвій інтенсифікації галузі вівчарства.