Идентификация полиморфизма гена FGF21 в татарстанской популяции крупного рогатого скота голштинской породы

Фактор роста фибробластов 21 – ный гормон, который регулирует перифе-белок, являясь членом эндокринного под- рическую толерантность к глюкозе, энер-семейства, представляет собой печеноч- гетический баланс и липидный обмен [2,

По сообщению исследователей, гормон FGF21 стимулирует окисление липидов в печени, кетогенез и глюконеогенез, а при несоблюдении норм кормления стабилизирует обеспечение организма достаточным количеством энергии и глюкозы [2, 5, 10]. Из-за своей критической функции в регуляции энергетического гомеостаза, терморегуляции и метаболизме глюкозы в печени и жировой ткани, фактор роста фибробластов 21 рассматривался как медиатор отложения жира и, следовательно, может быть связан с динамикой живой массы [9].

Ген FGF21 экспрессируется в печени, поджелудочной железе, белой жировой ткани и скелетных мышцах [4, 6, 8], картирован на 18 хромосоме, содержит 2 интрона и 3 экзона, состоит из 2632 п.н.

Ранее S. Xiao-Mei и соавторами было установлено, что полиморфизмы гена FGF21 в значительной степени связаны с живой массой крупного рогатого скота в 18 мес., по большей части, с изменением количества отложений жира в тканях организма. Мутация в гене FGF21 оказывает значительное влияние на рост мышц, размер сердца и отложение жира [7].

Ввиду важности в поглощении глюкозы, липидном гомеостазе и резистентности к ожирению, а также регуляции кетоза у дойных коров, ген FGF21 может рассматриваться как потенциальный ген-маркер крупного рогатого скота в селекционных программах.

Целью работы являлось изучение полиморфизма 2 интрона 3 экзона (g.940 C>T) гена фактор роста фибробластов 21 (FGF21) в татарстанской популяции голштинской породы крупного рогатого скота.

Материал и методы исследований. Исследования проводилось в СХПК «Племенной завод им. Ленина» Атнинско-го района Республики Татарстан и лаборатории отдела агробиологических исследований ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН. Для опыта было отобрано 148 проб крови коров голштинской породы. Из образцов биологического материала ДНК выделяли с помощью готового набора «Ам- плиПрайм» ДНК-сорб-В (Некст Био, Россия), согласно инструкции производителя. ДНК-тестирование на выявление SNP (g.940 C>T) для локуса гена FGF21 – Xba I проводили методом ПЦР-ПДРФ (полимеразная цепная реакция – полиморфизм длины рестрикционных фрагментов).

Состав реакционной смеси общим объемом 25 мкл содержал 13,6 мкл деионизированной воды, 2,5 мкл смеси dNTPs, 0,5 мкл Taq-полимеразы и 2,5 мкл поставляемого с ней буфера, и по 0,4 мкл каждого из праймеров:    F:    5'-

CCTGGCTCATGCTGGGCGAAGGGTC-3', R:                                              5'-

CGGAGGCAGGTCCCTCCCTTAAC-CTCTAG -3' [9].

Для амплификации использовали термоциклер «100 Thermal Cycler» (BioRad, США), с установленными температурно-временными режимами: предварительная денатурация 5 мин. при температуре 94°С; 34 цикла (денатурация, отжиг и элонгация): 94°С – 30 сек., 67°С – 30 сек., 72°С – 40 сек.; финальная элонгация при 72°С в течение 10 мин.

Частоту встречаемости генотипов определяли по формуле Г.Н. Шангина-Березовского, частоту отдельных аллелей определяли по формуле Е.К. Меркурьевой, генетическое равновесие в популяции рассчитывалось согласно закону Харди-Вайнберга [1]. Проверка вариабельности между наблюдаемым и ожидаемым распределением генотипов в популяции про- водилась по методу хи-квадрата Пирсона (χ2).

Результаты исследований. Электрофореграмма в агарозном геле показала сочетание фрагментов, в зависимости от генотипа животного. Различные генотипы представлены следующим количеством оснований: СС – 207 п.о., ТС – 179 и 207 п.о.; ТТ – 179 п.о. По данным детекции локуса гена FGF21 – Xba I, идентифицированы два аллеля и два генотипа (Таблица 1). Частота встречаемости составила: аллель С – 0,642 и аллель Т – 0,358; генотип СС –

28,4 % (42 гол.) и генотип ТС – 71,6 % (106 гол.). Гомозиготный генотип ТТ в исследуемой популяции не обнаружен.

Тестирование методом хи-квадрат показало, что в ожидаемом распределении наблюдается смещение в сторону наращивания гомозиготности. Вариабельность между наблюдаемым и ожидаемым распределением генотипов установлена χ²=46,06, что выше допустимых значений (χ²>χ² крит ), и свидетельствует об отсутствии генетического равновесия согласно закону Харди-Вайнберга в изучаемой популяции.

Таблица 1 – Частота встречаемости аллелей и генотипов гена FGF21

Н* - наблюдаемое распределение, О** - ожидаемое распределение

Указанный SNP (g.940 C>T) гена FGF21, исследованный ранее у скота пород Наньян (Nanyang), Цзясянь (Jiaxian), Циньчуань (Qinchuan), Люкс (Luxi) и Китайской красной степной, идентифицирован с различной вариабельностью аллелей и генотипов [9]. По всем породам наблюдается преобладание в распространении аллеля С над аллелем Т, частота встречаемости по опытным группам составила 0,618-0,985. В нашем исследовании разница в соотношении аллеля С к Т составила 44,2 %. У Китайского красного степного скота, как и в нашем случае, отсутствует гомозиготный ТТ-генотип, а генотип ТС представлен незначительным количеством особей, – всего 3 %. В других породах частота встречаемости генотипа ТТ гена FGF21 была минимальна и составляла 3,1-6,4 % от общего стада. Максимальное количество гетерозиготных ТС-животных (48,5 %) отмечается в породе Люкс. Во всех остальных группах преобладал гомозиготный генотип СС, представители которого имели долю от 54,5 до 97,0 % в исследуемом поголовье.

Заключение. Таким образом, исследуемая популяция голштинского крупного рогатого скота является полиморфной и представлена двумя генотипами. Даль- нейшее изучение гена FGF21 является интересным и практически значимым исследованием с целью прогнозирования кетоза и регуляции энергетического гомеостаза крупного рогатого скота.

Для получения более точных данных в этом вопросе необходимо проведение дальнейших исследований по изучению биоразнообразия и установлению ассоциаций генотипов гена FGF21 с хозяйственно-полезными признаками голштинского крупного рогатого скота на большем поголовье.

Статья подготовлена в рамках государственного задания: Мобилизация генетических ресурсов растений и животных, создание новаций, обеспечивающих производство биологически ценных продуктов питания с максимальной безопасностью для здоровья человека и окружающей среды. Номер регистрации: АААА-А18-118031390148-1.

Резюме

Представленное исследование посвящено генотипированию коров голштинской породы по гену FGF21 с применением метода ПЦР-ПДРФ и мониторингу вариабельности аллелей и генотипов гена фактор роста фибробластов 21 у различных пород крупного рогатого скота. Для исследования были генотипированы 148 коров голштинской породы СХПК «ПЗ им. Ленина» Атнинского района. Тестирование ДНК-проб крови показало, что ген FGF21 полиморфен в исследуемой популяции. В ходе работы были идентифицированы следующие аллельные варианты и генотипы: C - 0,642 и T - 0,358; CC - 28,4 % (42 гол.), TC – 71,6 % (106 гол.), TT – 0,0 % (0 гол.). Оценка результатов методом хи-квадрат между наблюдаемым и ожидаемым распределением генотипов свидетельствует о нарушении генетического равновесия в исследуемой популяции.