Характеристика аллелофонда романовской породы овец по гену прионового белка, ассоциированного с генетической устойчивостью к скрепи

Характеристика аллелофонда романовской породы овец по гену прионового белка, ассоциированного с генетической устойчивостью к скрепи

Автор: Гладырь Е.А., Денискова Т.Е., Багиров В.А., Костюнина О.В., Макарова Н.Н., Брем Г., Зиновьева Н.А.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Генетическая структура популяций

Статья в выпуске: 6 т.52, 2017 года.

Бесплатный доступ

Романовская порода - уникальная аборигенная порода, разводящаяся в России и относящаяся к группе северных короткохвостых овец. Она известна во всем мире благодаря полиэстричности, феноменальной плодовитости (до 10 ягнят) и непревзойденному качеству овчин. Генофонд породы активно используется для создания новых типов современных многоплодных овец и рассматривается как важный генетический резерв для овцеводства будущего. Устойчивость к заболеваниям - важнейший селекционный признак овец. Губчатая энцефалопатия овец, известная также под названием скрепи, способна нанести серьезный экономический ущерб овцеводству. Это фатальное нейродегенеративное заболевание овец и коз, относящееся наряду с губчатой энцефалопатией крупного рогатого скота (BSE) к классу трансмиссивных губчатых энцефалопатий (TSE). С резистентностью или чувствительностью овец к классической скрепи ассоциировано три полиморфизма в аминокислотных кодонах 136 (A/V), 154 (R/H) и 171 (R/Q/H) гена прионового белка PRPN. В зависимости от генотипа по PRNP различают пять классов генетической устойчивости к скрепи (G1-G5). Желательным с точки зрения устойчивости считается гаплотип ARR. Вместе с тем открытие атипичной скрепи (Nor98) показало возможность передачи BSE животным различных классов устойчивости, включая G1 (генотип ARR/ARR). Показана роль аминокислотной замены L/F в позиции 141 в обеспечении устойчивости к атипичной скрепи. Целью настоящей работы было исследование аллелофонда овец романовской породы ( Ovis aries ) по гену PRNP, ассоциированному с устойчивостью как к классической, так и атипичной формам скрепи. Материалом для исследований служили пробы ткани 364 клинически здоровых животных романовской породы, представляющих три современные популяции Ярославской области и одну популяцию, интродуцированную для разведения в Камчатский край. Геномную ДНК выделяли с использованием колонок фирмы Nexttec («Nexttec Biotechnologie GmbH», Германия). Идентификацию аллелей в кодонах 136 (A/T/V), 141 (L/F), 154 (R/H) и 171 (Q/R/H/K) выполняли посредством пиросеквенирования на приборе PSQ96MA («Quiagen», США). Показано наличие в романовской породе четырех гаплотипов 136/154/171 (ARR, ARQ, AHQ и VRQ) и девяти генотипов PRNP (ARR/ARR, ARR/ARQ, ARR/AHQ, ARQ/ARQ, AHQ/ARQ, AHQ/AHQ, ARR/VRQ, VRQ/AHQ и ARQ/VRQ), относящихся ко всем пяти классам генетической устойчивости к классической скрепи. Наиболее распространенным оказался гаплотип «дикого» типа ARQ (от 0,704 до 0,933) и генотип ARQ/ARQ (класс устойчивости G3). Во всех группах выявлен желательный гаплотип ARR, частота которого варьировала от 0,022 до 0,089 и в среднем составляла 0,066. Нежелательный гаплотип VRQ встречался в трех из четырех исследованных групп, при этом его частота была относительно низкой - от 0,011 до 0,022. Исследование полиморфизма PRNP по четырем кодонам 136/141/154/171 выявило наличие 5 гаплотипов - ALRR, ALRQ, ALHQ, VLRQ, AFRQ и 10 генотипов. Обнаружено одно животное, несущее «чувствительный» к атипичной скрепи аллель F в позиции 141 PRNP (генотип VLRQ/AFRQ), что соответствует частоте встречаемости аллеля 0,001. Полученные данные найдут применение при разработке программ селекции романовской породы овец, а также при стратегическом планировании мероприятий по сохранению популяционно-генетического разнообразия этой уникальной российской северной короткохвостой овцы.

Еще

Ген прионового протеина (prnp), аллелофонд, романовская порода овец, генетическая устойчивость, скрепи

Короткий адрес: https://sciup.org/142214094

IDR: 142214094   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2017.6.1157rus

Список литературы Характеристика аллелофонда романовской породы овец по гену прионового белка, ассоциированного с генетической устойчивостью к скрепи

  • Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А. Биологические проблемы животноводства в XXI веке. М., 2008.
  • Столповский Ю.А. Концепция и принципы генетического мониторинга для сохранения in situ пород доместицированных животных. Сельскохозяйственная биология, 2010, 6: 3-8.
  • Deniskova T.E., Selionova M.I., Gladyr’ E.A., Dotsev A.V., Bobryshova G.T., Kostyunina O.V., Brem G., Zinovieva N.A. Variability of microsatellites in sheep breeds raced in Russia. Agricultural Biology, 2016, 51(6): 801-810 ( ) DOI: 10.15389/agrobiology.2016.6.801eng
  • Иванов М.Ф. Овцеводство. М., 1933.
  • Кулешов П.Н. Овцеводство России. Петроград, 1916.
  • Эрнст Л.К., Дмитриев Н.Г., Паронян И.А. Генетические ресурсы сельскохозяйственных животных в России и сопредельных странах. СПб, 1994.
  • Данкверт А.Г., Данкверт С.А. История племенного животноводства России. М., 2004.
  • Prusiner S.B. Prions. PNAS, 1998, 95(23): 13363-13383.
  • Hunter N., Goldmann W., Foster J. D., Cairns D., Smith G. Natural scrapie and PrP genotype: case-control studies in British sheep. Vet. Rec., 1997, 141: 137-140 ( ) DOI: 10.1136/vr.141.6.137
  • Smits M.A., Barillet F., Harders F., Boscher M.Y., Vellema P., Aguerre X., Hellinga M., McLean A.R., Baylis M., Elsen J.M. Genetics of scrapie susceptibility and selection for resistance. Proc. 51st Annual Meeting of the European Association for Animal Production. The Hague, Netherlands, 2000: Paper S.4.4.
  • Bossers A., Belt P.B.G.M., Raymond G.J., Caughey B., de Vries R., Smits M.A. Scrapie susceptibility-linked polymorphisms modulate the in vitro conversion of sheep prion protein to protease-resistant forms. PNAS, 1997, 94(10): 4931-4936 ( ) DOI: 10.1073/pnas.94.10.4931
  • Ishiguro N., Shinagawa M., Onoe S., Yamanouchi K., Saito T. Rapid analysis of allelic variants of the sheep PrP gene by oligonucleotide probes. Microbiol. Immunol., 1998, 42: 579-582 ( ) DOI: 10.1111/j.1348-0421.1998.tb02327.x
  • Buschmann A., Biacabe A.G., Ziegler U., Bencsik A., Madec J.Y., Erhardt G. Atypical scrapie cases in Germany and France are identified by discrepant reaction patterns in BSE rapid tests. J. Virol. Methods, 2004, 117: 27-36 ( ) DOI: 10.1016/j.jviromet.2003.11.017
  • DEFRA. National scrapie plan for great britain. London, 2001: 1-28.
  • Groschup M.H., Lacroux C., Buschmann F., Luhken G., Mathey J., Eiden M., Lugan S., Hoffmann C., Espinosa J.C., Baron T., Torres J.M., Erhardt G., Andreoletti O. Classic scrapie in sheep with the ARR/ARR prion genotype in Germany and France. Emerg. Infect. Dis., 2007, 13(8): 1201-1207 ( ) DOI: 10.3201/eid1308.070077
  • Renaville R. Résistance génétique a la «Tremblante» (aussi appelée scrapie) chez le mouton. FIOW Gembloux, Belgique, 2002.
  • Vaccari G., Di Bari M.A., Morelli L., Nonno R. Chiappini B., Antonucci G., Marcon S., Esposito E., Fazzi, P., Palazzini N., Troiano P., Petrella A., Guardo G.-D., Agrimi U. Identification of an allelic variant of the goat PrP gene associated with resistance to scrapie. J. Gen. Virol., 2006, 87: 1395-1402 ( ) DOI: 10.1099/vir.0.81485-0
  • Houston F., Goldmann W., Chong A., Jeffrey M., Gonzalez L., Foster J. Prion diseases: BSE in sheep bred for resistance to infection. Nature, 2003, 423: 498 ( ) DOI: 10.1038/423498a
  • Acín C., Martín-Burriel I., Goldmann W., Lyahyai J., Monzón M., Bolea R., Smith A., Rodellar C., Badiola J.J., Zaragoza P. Prion protein gene polymorphisms in healthy and scrapie-affected Spanish sheep. J. Gen. Virol., 2004, 85: 2103-2110 ( ) DOI: 10.1099/vir.0.80047-0
  • Goldmann W., Chong A., Foster J., Hope J., Hunter N. The shortest known prion protein gene allele occurs in goats, has only three octapeptide repeats and is non-pathogenic. J. Gen. Virol., 1998, 79(12): 3173-3176 ( ) DOI: 10.1099/0022-1317-79-12-3173
  • Schläpfer J., Saitbekova N., Gaillard C., Dolf G. A new allelic variant in the bovine prion protein gene (PRNP) coding region. Anim. Genet., 1999, 30(5): 386-387 ( ) DOI: 10.1046/j.1365-2052.1999.00526-5.x
  • O'Neill G.T., Donnelly K., Marshall E., Cairns D., Goldmann W., Hunter N. Characterization of ovine PrP gene promoter activity in N2a neuroblastoma and ovine foetal brain cell lines. J. Anim. Breed. Genet., 2003, 120(2): 114-123 ( ) DOI: 10.1046/j.1439-0388.2003.00381.x
  • O'Neill G.T., Cairns D., Toovey L., Goldmann W., Hunter N. New ovine PrP gene haplotypes as a result of single nucleotide polymorphisms in the PrP gene promoter. J. Anim. Breed. Genet., 2005, 122(2): 86-94 ( ) DOI: 10.1111/j.1439-0388.2005.00520.x
  • Benestad S.L., Sarradin P., Thu B., Schönheit J., Tranulis M.A., Bratberg B. Cases of scrapie with unusual features in Norway and designation of a new type, Nor98. Vet. Rec., 2003, 153: 202-208 ( ) DOI: 10.1136/vr.153.7.202
  • Buschmann A., Biacabe A.G., Ziegler U., Bencsik A., Madec J.Y., Erhardt G., Luhken G., Baron T., Groschup M.H. Atypical scrapie cases in Germany and France are identified by discrepant reaction patterns in BSE rapid tests. J. Virol. Methods, 2004, 117: 27-36 ( ) DOI: 10.1016/j.jviromet.2003.11.017
  • Everest S.J., Thorne L., Barnicle D.A., Edwards J.C., Elliott H., Jackman R., Hope J. Atypical prion protein in sheep brain collected during the British scrapie-surveillance programme. J. Gen. Virol., 2006, 87(2): 471-477 ( ) DOI: 10.1099/vir.0.81539-0
  • Luhken G., Buschmann A., Brandt H., Eiden M., Groschup M.H., Erhardt G. Epidemiological and genetical differences between classical and atypical scrapie cases. Vet. Res., 2007, 38: 65-80 ( ) DOI: 10.1051/vetres:2006046
  • Le Dur A., Béringue V., Andréoletti O., Reine F., Lan Laï T., Baron T., Bratberg B., Vilotte J.-L., Sarradin P., Benestad S.L., Laude H. A newly identified type of scrapie agent can naturally infect sheep with resistant PrP genotypes. PNAS, 2005, 102(44): 16031-16036 ( ) DOI: 10.1073/pnas.0502296102
  • Langeveld J.P.M., Jacobs J.G., Hunter N., van Keulen L.J.M., Lantier F., van Zijderveld F.G., Bossers A. Prion type-dependent deposition of PRNP allelic products in heterozygous sheep. J. Virol., 2016, 90(2): 805-812 ( ) DOI: 10.1128/JVI.02316-15
  • Gonzalez L., Jeffrey M., Dagleish M.P., Goldmann W., Siso S., Eaton S.L., Martin S., Finlayson J., Stewart P., Steele P., Pang Y., Hamilton S., Reid H.W., Chianini F. Susceptibility to scrapie and disease phenotype in sheep: cross-PRNP genotype experimental transmissions with natural sources. Vet. Res., 2012, 43: 55 ( ) DOI: 10.1186/1297-9716-43-55
  • Гладырь Е.А., Зиновьева Н.А., Бурылова С.С., Селионова М.И., Моисейкина Л.Г., Эрнст Л.К., Брем Г. Характеристика аллелофонда овец юга России. Достижения науки и техники АПК, 2012, 11: 34-37.
  • Зиновьева Н.А., Попов А.Н., Эрнст Л.К., Марзанов Н.С., Бочкарев В.В., Стрекозов Н.И., Брем Г. Методические рекомендации по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве. Дубровицы, 1998.
  • Гладырь Е.А., Зиновьева Н.А., Брем Г. Способ генодиагностики устойчивости овец к скрепи. А.С. 2303067 (РФ) МПК C12N 15/00, C12N 15/12. ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста (Всероссийский государственный научно-исследовательский институт животноводства (ВИЖ) (РФ). № 2005128754/13. Заявл. 16.05.2005. Опубл. 20.07.2007. Бюл. № 20.
  • Belt P.B.G.M., Muileman I.H., Schreuder B.E.C., Bos-de Ruijter J., Gielkens A.L., Smits M.A. Identification of five allelic variants of the sheep PrP gene and their association with natural scrapie. J. Gen. Virol., 1995, 76: 509-517 ( ) DOI: 10.1099/0022-1317-76-3-509
  • Goldmann W., Hunte N., Benson G., Foster J.D., Hope J. Different scrapie-associated fibril proteins (PrP) are encoded by lines of sheep selected for different alleles of the Sip gene. J. Gen. Virol., 1991, 72: 2411-2417 ( ) DOI: 10.1099/0022-1317-72-10-2411
  • Hunter N., Goldmann W., Smith G., Hope J. The association of a codon 136 PrP gene variant with the occurrence of natural scrapie. Arch. Virol., 1994, 137: 171-177 ( ) DOI: 10.1007/BF01311184
  • Cameron С., Bell-Rogers P., McDowall R., Rebelo A.R., Cai H.Y. Prion protein genotypes of sheep as determined from 3343 samples submitted from Ontario and other provinces of Canada from 2005 to 2012. Can. J. Vet. Res., 2014, 78: 260-266.
  • Otelea M.R., Zaulet M.M., Dudu A., Otelea F., Baraitareanu S., Danes D. The scrapie genetic susceptibility of some sheep breeds in southeast Romanian area and genotype profiles of sheep scrapie infected. Rom. Biotech. Lett., 2011, 16(4): 6419-6429.
  • Garcia-Crespo D., Juste RA, Hurtado A. Selection of ovine housekeeping genes for normalisation by real-time RT-PCR; analysis of PrP gene expression and genetic susceptibility to scrapie. BMC Vet. Res., 2005, 1: 3 ( ) DOI: 10.1186/1746-6148-1-3
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp