Анализ полиморфизма гена дисферлина у генофондных пород кур
Автор: Баркова О.Ю., Крутикова А.А., Дементьева Н.В.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Генетика и геномика
Статья в выпуске: 4 т.56, 2021 года.
Бесплатный доступ
Дисферлин относится к белкам, участвующим в репарации мышечной мембраны. Предполагается, что некоторые мононуклеотидные замены в гене дисферлина ( DYSF ) связаны с формированием мышечной массы у домашней птицы. В настоящей работе впервые у кур породы русская белая выявлены четыре мононуклеотидные замены, находящиеся в 32-м интроне на 4-й хромосоме, - rs317801013 (G/A) в позиции 90672849, rs16455118 (С/A) в позиции 90672756, rs318045896 (A/G) в позиции 90672862, T/G в позиции 90672805. Мононуклеотидный полиморфизм T/G на 4-й хромосоме в позиции 90672805 представлен для регистрации в базу данных ENSEMBL, поскольку у вида Gallus gallus был выявлен впервые. Также впервые проведен анализ частоты встречаемости генотипов и отклонения наблюдаемого распределения генотипов от ожидаемого при равновесии Харди-Вайнберга у генофондных кур породы русская белая по всем вышеуказанным заменам в гене дисферлина. Целью работы было изучение мононуклеотидных полиморфизмов (SNPs) гена дисферлина у генофондных пород кур и выявление возможных ассоциаций полиморфизмов гена DYSF с хозяйственно ценными характеристиками. Материалом для исследования служили куры мясного (корниш), яичного направления (русская белая, род-айланд, аврора, австролорп черно-пестрый, ленинградская ситцевая) и декоративные породы (русская хохлатая, брама светлая, голошейная) из генофондной популяции Генетической коллекции редких и исчезающих пород кур (ВНИИГРЖ, г. Санкт-Петербург-Пушкин). ДНК выделяли фенольным методом из крови, взятой из подкрыльцовой вены. Для анализа полиморфизма rs16455118 пользовались базой данных, полученной в результате генотипирования с применением чиповой технологии Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip («Illumina, Inc.», США). Проанализирована частота встречаемости генотипов АА , АС , СС и отклонения наблюдаемого распределения генотипов от ожидаемого при равновесии Харди-Вайнберга у генофондных кур по замене аденина на цитозин в гене дисферлина (rs16455118). Достоверность полученных данных оценивали с применением критерия χ2 Пирсона. Полиморфизм гена дисферлина анализировали методом секвенирования участка гена DYSF размером 237 п.н. на 4-й хромосоме у 76 кур породы русская белая. Провели анализ международных баз генетических данных NCBI и ENSEMBL для идентификации выявленных замен. По четырем обнаруженным заменам проведен анализ частоты генотипов и аллелей. В результате генотипирования 185 кур с использованием чиповой технологии Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip был выявлен мононуклеотидный полиморфизм rs16455118. Наблюдали смещение частоты встречаемости аллелей в сторону увеличения гетерозиготных генотипов АС у кур декоративного направления, генотип АА присутствовал в меньшинстве. У кур яичного направления наибольшую частоту встречаемости имел гомозиготный генотип АА , генотип СС был малочисленным, а у популяции кур породы аврора полностью отсутствовал. Мясная порода корниш имела более равномерное распределение генотипов в сравнении с декоративными и яичными. Мы секвенировали участок гена дисферлина размером 237 п.н., расположенный на 4-й хромосоме у кур породы русская белая, и обнаружили четыре мононуклеотидные замены, находящиеся в 32-м интроне. Мононуклеодидные замены G/A (rs317801013), С/А (rs16455118), A/G (rs318045896) соответствовали заменам в геноме кур, зарегистрированным в международных генетических базах данных NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP) и ENSEMBL (https://www.ensembl.org/index.html). Мононуклеотидный полиморфизм T/G в позиции 90672805 выявлен впервые. Сдвиг генетического равновесия, который наблюдался у генофондных кур породы русская белая, свидетельствует об эффекте основателя либо селекционном давлении на район мононуклеотидной замены rs16455118. Практически полное отсутствие гетерозигот у яичных пород кур может указывать на инбридинг или сильное селекционное давление. Полученные результаты в дальнейшем могут быть использованы для поиска ассоциаций с показателями продуктивности у кур для создания системы молекулярно-генетических маркеров, что позволит ускорить селекционный прогресс.
Ген дисферлина, snp, однонуклеотидный полиморфизм, птицеводство, аллель, куры
Короткий адрес: https://sciup.org/142231374
IDR: 142231374 | DOI: 10.15389/agrobiology.2021.4.641rus
Список литературы Анализ полиморфизма гена дисферлина у генофондных пород кур
- Kudinov A.A., Dementieva N.V., Mitrofanova O.V., Stanishevskaya O.I., Fedorova E.S., Larkina T.A., Mishina A.I., Plemyashov K.V., Griffin D.K., Romanov M.N. Genome-wide association studies targeting the yield of extraembryonic fluid and production traits in Russian White chickens. BMC Genomics, 2019, 20(1): 270 (doi: 10.1186/s12864-019-5605-5).
- Bansal D., Miyake K., Vogel S.S., Groh S., Chen C.C., Williamson R., McNeil P.L., Campbell K.P. Defective membrane repair in dysferlin-deficient muscular dystrophy. Nature, 2003, 423: 168-172 (doi: 10.1038/nature01573).
- Johnson C.P. Emerging functional differences between the synaptotagmin and ferlin calcium sensor families. Biochemistry, 2017, 56(49): 6413-6417 (doi: 10.1021/acs.biochem.7b00928 ).
- Крутикова А.А., Яковлев А.Ф., Дементьева Н.В., Митрофанова О.В. Исследования SNP в гене дисферлина кур различного направления продуктивности. Птицеводство, 2019, 9-10: 28-34 (doi: 10.33845/0033-3239-2019-68-9-10-28-34).
- Bulankina A.V., Thoms S. Functions of vertebrate ferlins. Cells, 2020, 9(3): 534 (doi: 10.3390/cells9030534).
- Nguyen K., Bassez G., Krahn M., Bernard R., Laforêt P., Labelle V., Urtizberea J.A., Figarella-Branger D., Romero N., Attarian S., Leturcq F., Pouget J., Lévy N., Eymard B. Phenotypic study in 40 patients with dysferlin gene mutations: high frequency of atypical phenotypes. Archives of neurology, 2007, 64(8): 1176-1182 (doi: 10.1001/archneur.64.8.1176).
- Amato A.A., Brown Jr.R.H. Chapter 7 — Dysferlinopathies. In: Handbook of clinical neurology /R.C. Griggs, A.A. Amato (eds.). Elsevier, 2011, 101: 111-118 (doi: 10.1016/B978-0-08-045031-5.00007-4).
- Cárdenas A.M., González-Jamett A.M., Cea L.A., Bevilacqua J.A., Caviedes P. Dysferlin function in skeletal muscle: possible pathological mechanisms and therapeutical targets in dysferlinopathies. Experimental Neurology, 2016, 283(part A): 246-254 (doi: 10.1016/j.expneurol.2016.06.026).
- Pangrsic T., Vogl C. Balancing presynaptic release and endocytic membrane retrieval at hair cell ribbon synapses. FEBS Lett., 2018, 592(21): 3633-3650 (doi: 10.1002/1873-3468.13258).
- Kiselev A., Vaz R., Knyazeva A., Sergushichev A., Dmitrieva R., Khudiakov A., Jorholt J., Smolina N., Sukhareva K., Fomicheva Y., Mikhaylov E., Mitrofanova L., Predeus A., Sjoberg G., Rudenko D., Sejersen T., Lindstrand A., Kostareva A. Truncating variant in myof gene is associated with limb-girdle type muscular dystrophy and cardiomyopathy. Front. Genet., 2019, 10: 608 (doi: 10.3389/fgene.2019.00608).
- Peulen O., Rademaker G., Anania S., Turtoi A., Bellahcène A., Castronovo V. Ferlin. overview: from membrane to cancer biology. Cells, 2019, 8(9): 954 (doi: 10.3390/cells8090954).
- Azakir B.A., Di Fulvio S., Therrien C., Sinnreich M. Dysferlin interacts with tubulin and microtubules in mouse skeletal muscle. PLoS ONE, 2010, 5(4): e10122 (doi: 10.1371/journal.pone.0010122).
- Codding S.J., Marty N., Abdullah N., Johnson C.P. Dysferlin binds SNAREs (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor (NSF) attachment protein receptors) and stimulates membrane fusion in a calcium sensitive manner. Journal of Biological Chemistry, 2016, 291(28): 14575-14584 (doi: 10.1074/jbc.M116.727016).
- Barthélémy F., Defour A., Lévy N., Krahn M., Bartoli M. Muscle сells fix breaches by orchestrating a membrane repair ballet. Journal of Neuromuscular Diseases, 2018, 5(1): 21-28 (doi: 10.3233/JND-170251).
- Abdullah N., Padmanarayana M., Marty N.J., Johnson C.P. Quantitation of the calcium and membrane binding properties of the C2 domains of dysferlin. Biophysical Journal, 2014, 106(2): 382-389 (doi: 10.1016/j.bpj.2013.11.4492).
- Therrien C., Di Fulvio S., Pickles S., Sinnreich M. Characterization of lipid binding specificities of dysferlin C2 domains reveals novel interactions with phosphoinositides. Biochemistry, 2009, 48(11): 2377-2384 (doi: 10.1021/bi802242r ).
- Tjondrokoesoemo A., Park K. H., Ferrante C., Komazaki S., Lesniak S., Brotto M., Ko J.-K., Zhou J., Weisleder N., Ma J. Disrupted membrane structure and intracellular Ca2+ signaling in adult skeletal muscle with acute knockdown of Bin1. PLoS ONE, 2011, 6(9): e25740 (doi: 10.1371/journal.pone.0025740).
- Shaul O. How introns enhance gene expression. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 2017, 91: 145-155 (doi: 10.1016/j.biocel.2017.06.016).
- Gallegos J.E., Rose A.B. Intron DNA sequences can be more important than the proximal promoter in determining the site of transcript initiation. The Plant Cell, 2017, 29(4): 843-853 (doi: 10.1105/tpc.17.00020).
- Laxa M. Intron-mediated enhancement: a tool for heterologous gene expression in plants? Frontiers in Plant Science, 2017, 7: 1977 (doi: 10.3389/fpls.2016.01977).
- Moore M.J., Proudfoot N.J. Pre-mRNA processing reaches back to transcription and ahead to translation. Cell, 2009, 136(4): 688-700 (doi: 10.1016/j.cell.2009.02.001).
- Brinster R.L., Allen J.M., Behringer R.R., Gelinas R.E., Palmiter R.D. Introns increase transcriptional efficiency in transgenic mice. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1988, 85(3): 836-840 (doi: 10.1073/pnas.85.3.836).
- Furger A., O'Sullivan J.M., Binnie A., Lee B.A., Proudfoot N.J. Promoter proximal splice sites enhance transcription. Genes & Development, 2002, 16(21): 2792-2799 (doi: 10.1101/gad.983602).
- Samadder P., Sivamani E., Lu J.L., Li X.G., Qu R.D. Transcriptional and post-transcriptional enhancement of gene expression by the 5' UTR intron of rice rubi3 gene in transgenic rice cells. Molecular Genetics and Genomics, 2008, 279(4): 429-439 (doi: 10.1007/s00438-008-0323-8).
- Laxa M., Müller K., Lange N., Doering L., Pruscha J.T., Peterhänsel C. The 5' UTR intron of Arabidopsis GGT1 aminotransferase enhances promoter activity by recruiting RNA polymerase II. Plant Physiology, 2016, 172(1): 313-27 (doi: 10.1104/pp.16.00881).
- Moabbi A.M., Agarwal N., El Kaderi B., Ansari A. Role for gene looping in intron-mediated enhancement of transcription. Proceedings of the National Academy of Sciences,2012, 109(22): 8505-8510 (doi: 10.1073/pnas.1112400109).
- Duan J.B., Shi J.X., Ge X.J., Dolken L., Moy W., He D.L., Shi S., Sanders A.R., Ross J., Gejman P.V., Genome-wide survey of interindividual differences of RNA stability in human lymphoblastoid cell lines. Scientific Reports, 2013, 3(1): 1318 (doi: 10.1038/srep01318).
- Narsai R., Howell K.A., Millar A.H., O'Toole N., Small I., Whelan J. Genome-wide analysis of mRNA decay rates and their determinants in Arabidopsis thaliana. The Plant Cell, 2007,19(11): 3418-3436 (doi: 10.1105/tpc.107.055046).
- Sharova L.V., Sharov A.A., Nedorezov T., Piao Y., Shaik N., Ko M.S.H. Database for mRNA half-life of 19 977 genes obtained by DNA microarray analysis of pluripotent and differentiating mouse embryonic stem cells. DNA Research, 2009, 16(1): 45-58 (doi: 10.1093/dnares/dsn030).
- Wang H.-F., Feng L.A., Niu D.-K. Relationship between mRNA stability and intron presence. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2007, 354(1): 203-208 (doi: 10.1016/j.bbrc.2006.12.184 ).
- Akua T., Shaul O. The Arabidopsis thaliana MHX gene includes an intronic element that boosts translation when localized in a 5' UTR intron. Journal of Experimental Botany, 2013, 64(14): 4255-4270 (doi: 10.1093/jxb/ert235).
- Hoshida H., Kondo M., Kobayashi T., Yarimizu T., Akada R. 5'-UTR introns enhance protein expression in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Applied Microbiology and Biotechnology, 2017, 101(1): 241-25 (doi: 10.1007/s00253-016-7891-z).
- Abramowicz A., Gos M. Splicing mutations in human genetic disorders: examples, detection, and confirmation. Journal of Applied Genetics, 2018, 59(3): 253-268 (doi: 10.1007/s13353-018-044-7).
- Yang Y., An C., Yao Y., Cao Z., Gu T., Xu Q., Chen G. Intron polymorphisms of MAGI-1 and ACSF2 and effects on their expression in different goose breeds. Gene, 2019, 701: 82-88 (doi: 10.1016/j.gene.2019.02.102).
- Bai D.P., Hu Y.Q., Li Y.B., Huang Z.B., Li A. Polymorphisms of the prolactin gene and their association with egg production traits in two Chinese domestic ducks. British Poultry Science, 2019, 60(2): 125-129 (doi: 10.1080/00071668.2019.1567909).
- Arango J., Echeverri J.J., López A. Association between a polymorphism in intron 3 of the bovine growth hormone gene and growth traits in Holstein heifers in Antioquia. Genetics and Molecular Research, 2014, 13(3): 6191-6199 (doi: 10.4238/2014.August.15.1).