CC BY
34ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ, ОБЗОРЫ
УДК 636.2.082.12:612.6.02.621.9:575.088.7
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ СУПЕРОВУЛЯТОРНОГО ОТВЕТА У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА (обзор)
Бурсаков С.А., Ковальчук С.Н., Попов Д.В., Косовский Г.Ю.
Центр экспериментальной эмбриологии и репродуктивных биотехнологий, Москва, Российская Федерация
Технологии вызывания супервуляции и переноса эмбрионов часто используются в современном животноводстве для получения большого количества потомства от элитных коров-доноров. Технический аспект индуцирования суперовуляции у молочного скота описан многими авторами, но генетический и геномный аспект этой техники еще находится в стадии начального изучения. Поскольку суперовуляторный ответ умеренно наследуется, существует возможность генетического отбора доноров, производящих больше эмбрионов. Несмотря на то, что оцененная материнская наследуемость успешности овуляции относительно велика, другие факторы, такие как экологические и техногенные, являются потенциальными препятствиями для определения генетических вариаций и вовлеченности специфических генов. Поэтому поиск и идентификация вариантов гена, которые влияют на суперовуляторный ответ и ответственны за стабильный результат индукции суперовуляции, может помочь в выборе коров-доноров, которые будут более восприимчивы и хорошо реагируют на гормональную стимуляцию. Молекулярные механизмы, регулирующие развитие фолликулов яичника у млекопитающих, выяснены недостаточно, главным образом из-за видоспецифичных различий между малоплодными и плодовитыми животными. К настоящему времени проведено лишь немного исследований по поиску геномных ассоциаций у молочного скота по признакам супер-овуляторного ответа. Несмотря на то, что для крупного рогатого скота (КРС) были проведены процедуры полногеномного секвенирования для поиска генов, влияющих на уровень овуляции, к моменту написания обзора выявлено лишь незначительное количество конкретных генов-кандидатов. Цель данной работы - систематизация известных на сегодняшний день сведений о геномных ассоциациях однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП) с показателями суперовуляторного ответа. Выяснение генетических механизмов регуляции функций репродуктивной системы КРС может способствовать разработке эффективной процедуры индукции суперовуляции у специально отобранных особей с программируемым выходом эмбрионов высокого качества. В целом, проблема поиска новых надёжных предикторов овариального ответа остаётся актуальной и перспективной для повышения эффективности воспроизводства малоплодных животных.
Ключевые слова: воспроизводсво крупного рогатого скота, суперовуляция, однонуклеотидный полиморфизм; трансплантация эмбрионов
Проблемы биологии продуктивных животных, 2017, 4: 5-23
Введение
Потребность во вспомогательных репродуктивных технологиях неуклонно растет, и существует постоянная необходимость в разработке новых эффективных и безопасных подходов. Фундаментальные исследования в сочетании с достижениями в области современных технологий привели к развитию новых методов воспроизводства, в том числе протоколов суперовуляции.
Суперовуляция является основным компонентом успешных методов переноса эмбрионов для получения ценных эмбрионов КРС для разведения, который используется в животноводческой отрасли во всем мире более 70 лет (Mapletoft, Hasler, 2005). Однако за последние 30 лет общее количество переносимых эмбрионов заметно не изменилось, а использование технологии множественной овуляции и переноса эмбрионов (MOET) в животноводстве приблизилось к плато. Основным лимитирующим фактором в развитии этой технологии стала зависимость от эффективности индуцирования суперовуляции фолликулостимулирующим гормоном (ФСГ) и большая изменчивость в ответ на это воздействие (Hasler, 2003). Индивидуальная вариабельность чувствительности яичников к гонадотропинам остаётся высокой, и эта непредсказуемость является основным ограничивающим фактором для развития технологии переноса эмбрионов (Mapletoft et al., 2002; Mapletoft, Hasler, 2005). Несмотря на то, что было выявлено несколько источников этой изменчивости, включая фолликулярную стадию, возраст, способность к деторождению, факторы питания и свойства гонадотропина (Kafi, McGowan, 1997; Bo et al., 2002; Mossa et al., 2007; Malhi et al., 2008), существенного улучшения супер-овуляторного ответа не наблюдалось с начала 1990-х годов (Cory et al., 2013). Различия в геноме КРС могут приводить к изменению чувствительности к ФСГ на клеточном и тканевом уровнях, влияя тем самым на ответ яичника. Ассоциативно-геномные исследования выявили ряд полиморфных генов, участвующих в ответе яичников на гонадотропины, стероидные гормоны и другие эндогенные воздействия. Большинство из них оказывают эффект на уровне мРНК и могут приводить к изменениям в структуре и функциям белков. Этим отчасти возможно объяснить встречающуюся индивидуальную вариабельность в ответе яичников на стимуляцию их функции.
Высокая изменчивость между животными по количеству овуляций и эмбрионов, вырабатываемых после стимуляции яичников гонадотропинами, является основным тормозом в развитии биотехнологий эмбрионов у КРС. Влияние полиморфизмов генов на эффективность программ стимуляции суперовуляции анализировалось не одной группой исследователей, но несмотря на многочисленные исследования в этой области, точное прогнозирование реакции яичников на введение экзогенных гонадотропинов в настоящее время не представляется возможным, поэтому поиск оптимальных биомаркеров продолжается. В связи с этим целью многих исследований стала идентификация маркеров для прогнозирования реакции суперовуляции на основе ассоциаций между эффективностью суперовуляции и полиморфизмом генов.
Добиться улучшения в области воспроизводства традиционными методами оказалось трудным делом из-за низкой наследуемости и значительной длительности репродуктивных циклов. В этой связи однонуклеотидные полиморфизмы (ОНП) могут стать предпочтительными прогностическими маркерами реакции яичников (Fauser et al., 2008). В геноме представителей одного вида или между гомологичными участками гомологичных хромосом в результате точечных мутаций возникают отличия в последовательности ДНК размером в один нук-леотид, и такие ОНП широко используют в качестве молекулярно-генетических меток (маркеров). Ряд исследователей рассматривали ОНП в конкретных генах и пытались найти ассоциации с суперовуляторным ответом на гормональную индукцию (Cory et al., 2013; Yang et al., 2010). Генетический подход с использованием гена-кандидата потенциально обладает возможностями для повышения эффективности воспроизводства, разведения и сохранения биологических ресурсов.
Корова обычно производит одного потомка за каждую 9-месячную беременность. Для увеличения распространения самок с высоким генетическим потенциалом, обычно манипулируют эндогенным гормональным ответом, используя экзогенные гормоны, что позволяет обходить естественную отрицательную гормональную обратную связь, которая ограничивает овуляцию одним фолликулом. Посредством гормональной манипуляции репродуктивным циклом коров, большое количество ооцитов может одновременно овулировать и быть оплодотворенными, что позволяет получать множественное потомство от генетически элитных самок. Полученные эмбрионы можно переносить синхронизированным рецепиентам меньшей
генетической ценности или заморозить для последующего использования. Как правило, при использовании суперовуляции среднее количество овуляций (овулирующих ооцитов) составляет около 15, из которых будет получено около 10 неоплодотворенных яйцеклеток/эмбрионов. Около 60-70% эмбрионов из этой группы будут хорошего качества и могут храниться или передаваться реципиенту (Shojaei Saadi, Robert, 2015).
Многочисленные продукты генов, играющие ключевую роль на разных стадиях фол-ликулогенеза, были выявлены путем анализа мышиных моделей с дефектами женской плодовитости (Matzuk, Lamb, 2008). Однако важно идентифицировать конкретные продукты генов, которые контролируют овуляцию у моноовуляторных животных, к которым принадлежит КРС. Прежде всего, в список генов-кандидатов для поиска ОНП вошли гены, ответственные за репродуктивный онтогенез. Очевидными биологическими кандидатами для определения свойств фертильности в процессе суперовуляци являются гены, кодирующие ряд репродуктивных гормонов (гонадотропин-высвобождающий гормон (GnRH), лютеинизирующий гормон (ЛГ), фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), прогестерон, эстроген и тестостерон), а также гены, имеющие функционально доказанную связь с плодовитостью. Эти и другие гены, имеющие отношение к репродуктивной эндокринологии, стали основой для изучения генов-кандидатов для оценки оплодотворяемости и трансплантируемости эмбрионов в технологиях индукции суперовуляции.
В качестве предикторов суперовуляции сообщалось о генах рецептора фолликулости-мулирующего гормона (РФСГ), ингибина альфа (INHA), гена прогестерона (PGR), фактора роста и дифференциации 9 (GDF9), лютеинизирующего гормона/рецептора хориогонадотро-пина (ЛГХГЧР) и генов рецептора прогестерона у китайских голштинов (Yang et al., 2010, 2011, 2012; Tang et al., 2011, 2013; Yu et al., 2012; Cory et al, 2013). Во всех случаях авторы сообщали об ассоциациях между полиморфизмами в этих генах и различными характеристиками (признаками) суперовуляции (тотальное количество яйцеклеток, количество неоплодотво-ренных яйцеклеток, количество дегенерированных эмбрионов, количество переносимых эмбрионов), хотя обычно они имеют маргинальные уровни значимости при одновременном относительно небольшом количестве животных с зарегистрированным ответом на суперовуляцию (Kirkpatrick, 2015)
Существенный вклад в исследование данной проблемы оказывает полногеномный поиск ассоциаций (ПГПА - GWAS, Genome-Wide Association Studies). ПГПА - это направление исследований, связанное с изучением ассоциаций между геномными вариантами и фенотипи-ческими признаками. С помощью ПГПА, проведенного на КРС японской чёрной породы, был идентифицирован геномный вариант ионотропного рецептора глутамата AMPA 1 (GRIA1), который оказывает влияние на степень овуляции (Sugimoto et al., 2010). Этот ген расположен на хромосоме 7 Bos taurus. Авторы идентифицировали миссенс-мутацию (мутация, приводящая к образованию миссенс-кодона) в GRIA1, которая ассоциировалась с различиями в выходе гонадотропин-высвобождающего гормона для клеток гипоталамуса in vitro, обуславливая связь между полиморфизмом и фенотипом на организменном и клеточном уровнях.
Используя подход генов-кандидатов, некоторые исследователи рассматривали ОНП в определенных генах и пытались найти ассоциации с суперовуляторным ответом (Yang et al., 2010; Cory et al., 2013). Так был обнаружен ОНП в гене РФСГ, расположенном на хромосоме 11, для выявления хороших и плохих доноров (Cory et al., 2013). Другое исследование, проведенное на популяции китайских голштинских коров, показало схожие результаты для РФСГ-гена (Yang et al., 2010). Сообщалось, что этот ген играет роль в медиации трансдукции сигнала ФСГ и созревании фолликулов (Cory et al., 2013). Кроме того, исследование показало, что ген IGF1R (ген инсулиноподобного фактора роста 1), играющий роль в овуляции, в развитии эмбрионов перед имплантацией и частоте беременности, может быть потенциальным маркером для селекции доноров, способных к суперовуляции (Yang et al., 2013).
Гены-кандидаты и информация по фенотипическим признакам должны быть включены в геномный отбор доноров, что необходимо для повышения продуктивности. Идентифика-
ция генов-кандидатов и метаболических путей, связанных с репродуктивными признаками, такими как антральная фолликулярная популяция и ранняя беременность у телок, приобретают большое значение с расширением использования репродуктивных технологий. В этом контексте глубокие исследования в области генома с последующим функциональным анализом, могут оказать значительнй вклад в развитие репродуктивных технологий.
В целом же в литературе имеется немного информации о полиморфизме генов, которые могли бы быть предикторами — маркерами суперовуляторного ответа, что требует проведения дальнейших исследований в этом направлении.
Цель данной работы — провести систематизацию литературных данных по исследованиям геномных ассоциаций, связанных со свойствами суперовуляторного ответа, найти кандидатуры ОНП для геномного отбора лучших доноров ооцитов, соответствующие этим ассоциациям, и в общих чертах определить метаболические пути и механизмы, связанные с суперовуляцией и транспортом эмбрионов.
Полиморфизм генов, оказывающих влияние на овариальный ответ в программах репродуктивных технологий у КРС
Влияние полиморфизма генов на результат стимуляции функции яичников в программах по суперовуляции анализировалось многими группами исследователей, но большинство исследований сосредоточены на полиморфизме гена рецептора ФСГ (РФСГ), влиянии изменчивости различных биохимических путей, участвующих в синтезе эстрогенов, фолликулоге-незе и некоторых других маркерах.
Рецептор фолликулостимулирующего гормона (РФСГ). К настоящему времени ген рецептора ФСГ является первым и наиболее изученным генетическим фактором, имеющим значение при стимуляции суперовуляции. ФСГ играет ключевую роль в функционировании яичников, при этом его основное действие связано с пролиферацией гранулезных клеток, созреванием ооцитов, синтезом эстрогенов путем активации гена ароматазы (АЬтае й а1., 2011). ФСГ и лютеинизирующий гормон (ЛГ) — гонадотропные гормоны гипофиза, состоящие из нековалентно связанной а-субъединицы, которая является одинаковой для указанных гормонов, и Р-субъединицы, которая у гормонов является разной, и именно она ответственна за специфичность связывания с рецептором. Поскольку успех стимуляции функции яичников в значительной степени зависит от эффективности вводимой дозы препарата ФСГ, то основным геном, ответственным за различные результаты стимуляции суперовуляции, является ген рецептора ФСГ.
Физиологическое действие ФСГ зависит от активации его рецептора, экспрессируемо-го гранулезными клетками. Известно, что клеточные рецепторы для этих гормонов (РФСГ, ЛГР) принадлежат к классу белок G-связанных мембранных рецепторов, которые при активации способны стимулировать увеличение активности аденилатциклазы. Это приводит к повышению уровня вторичного посредника — аденозин 3', 5' - монофосфата (цАМР), который в свою очередь способствует увеличению уровня синтеза и секреции стероидов. В первичной структуре аминокислотных последовательностей указанных рецепторов выявлены три главных области, отличающиеся по своей гидрофильности: 1) гидрофильная аминоконцевая область, называемая амино-концевым внеклеточным доменом; 2) семь гидрофобных сегментов с длиной, составляющей ширину мембраны, называемых трансмембранным доменом; и 3) кар-бокси-концевую область, содержащую потенциальные сайты фосфорилирования (сериновый, треониновый и тирозиновый остатки) и называемую карбокси-концевым внутриклеточным или цитоплазматическим доменом. Известно, что реакция клеток на воздействие гормонов может изменяться в зависимости от экспрессии генов рецепторов. Соответственно, многие исследователи в области изучения особенностей ответа яичника сфокусированы на полиморфизме гена рецептора ФСГ. Показано, что изменение уровня мРНК РФСГ, приводящее к изменению экспрессии рецептора на гранулезных клетках, приводит к разному овариальному ответу. Уровень активности гена РФСГ связан с полиморфизмом промоторной области гена.
Рецептор фолликулостимулирующий гормона (РФСГ), который обеспечивает функционирование ФСГ, играет центральную роль в репродукции. Ген РФСГ был клонирован в 1994 году (Houde et al., 1994), и для него были описаны различные однонуклеотидные полиморфизмы, ассоциированные с ранним половым созреванием (Milazzotto et al., 2008), с суперовуляцией (Yang et al., 2010) и бесплодием. С наличием свойства суперовуляции связывают однуклеотидный полиморфизм, который приводит к замене аминокислоты во внеклеточном домене (P113A). Также известен однуклеотидный полиморфизм в корбокси-концевом внутриклеточном домене (T658S), который имеет корреляцию с небольшим количеством жизнеспособных эмбрионов и высоким процентом неоплодотворенных ооцитов (Cory et al., 2013)
В одном из исследований, проведенных для выявления хороших и плохих доноров, был обнаружен ОНП в гене РФСГ, расположенном на хромосоме 11 (Cory et al., 2013). Однако для подтверждения данного заключения необходима выборка из более широкой популяции. В другом исследовании, проведенном на китайской популяции голштинов, получены данные, необходимые для понимания генеза РФСГ (Yang et al., 2010). Сообщалось, что этот ген играет роль в медиации трансдукции сигнала ФСГ и созревания фолликулов (Cory et al., 2013).
Вариации гена рецептора гонадотропного гормона РФСГ КРС были исследованы у 118 китайских голштинских коров, обработанных для индукции суперовуляции, с целью идентифицикации маркера прогнозирования суперовуляции на основе ассоциаций между эффективностью суперовуляции и полиморфизмом генов (Yang et al., 2010). Был обнаружен один единственный ОНП G-278A, расположенный в 5'-верхней области гена РФСГ КРС. Эти результаты показали, что РФСГ является потенциальным маркером реакции на суперовуляцию и может использоваться в качестве предиктора для суперовуляции у китайских голштин-ских коров.
Проведенная позже этой же исследовательской группой работа по ОНП G-278A путём поиска сайтов связывания транскрипционных факторов, TFSEARCH (Bray et al., 2003; Brudno et al., 2003), показала, что G-278A в 5'-верхней области гена РФСГ КРС частично изменил сайты связывания фактора транскрипции (Mayo et al., 2006). Однако среди трех обнаруженных генотипов (GG, GA и AA) существенных различий в показателях беременности после переноса эмбрионов отмечено не было, хотя в варианте генотипа GG наблюдали более высокий уровень эстрогенов. Это, возможно, способствовало мутациям в 5'-верхней области, что частично изменило сайты связывания фактора транскрипции и в конечном итоге привело к снижению уровня экспрессии гена РФСГ путём изменения транскрипции гена (тем самым уменьшив положительный эффект ФСГ на гипоталамус и переднюю часть гипофиза) и, наконец, привело к снижению секреции эстрогена. Соответственно, вариация в указанных локусах гена РФСГ G-278A не оказывает существенного влияния на показатели беременности у коров жёлтой китайской породы (Luxi) (Yang et al., 2014).
Для молочных коров были получены доказательства того, что отсутствие отклика на протокол по суперовуляции является наследуемой чертой. Результаты исследований по определению ОНП в кодирующей области гена РФСГ КРС и исследование влияния генотипов РФСГ на суперовуляторный ответ у коров голштинской породы (Cory et al., 2013) подтверждают, что специфические аллели бычьего РФСГ-гена связаны с вариациями выхода эмбрионов и количеством неоплодотворенных ооцитов. Изучение последовательности экзонов РФСГ 1-10 выявило три несинонимичные мутации ОНП (c.337C>G, c.871A>G и c.1973C>G, соответствующие P113A, I291V, T658S) (Cory et al., 2013). Гомозиготные коровы голштинской породы с генотипом GG для ОНП (P113A, c.337C> G) во внеклеточном лиганд-связывающем домене рецептора РФСГ дают более высокий процент жизнеспособных эмбрионов, тогда как носители GG и CG имеют меньше неоплодотворенных ооцитов по сравнению с генотипом CC. Поскольку остатки пролина играют важную структурную и функциональную роль в мембранных белках и участвуют в поддержании стабильности белка, пролин 113 может влиять на структуру и стабильность белка РФСГ и на взаимодействия ФСГ-РФСГ. У гомозиготных животных АА с заменой изолейцина на валин в ОНП I291V (c.871A>G) выявлен более низкий
выход жизнеспособных эмбрионов и больше неоплодотворенных ооцитов после процедуры индукции суперовуляции. Замена малых гидрофобных остатков изолейцина на валин в положении 291 в шарнирной области белка РФСГ между лигандсвязывающим и трансмембранным доменами, вероятно, имеет ограниченное влияние на третичную структуру РФСГ, однако она может иметь функциональное значение ввиду консервативности изолейцина в этом положении в РФСГ у позвоночных и ее близкой локализации к консенсусу последовательности для N-связанного гликозилирования (аминокислоты 293-295; Tena-Sempere et al. 1999). Гомозиготные GG голштины с заменой треонина на серин (ОНП T658S, c.1973C>G) во внутриклеточной карбоксиконцевой области домена белка РФСГ (потенциальный сайт для фосфорили-рования, участвующий в сигнальной трансдукции) ассоциируются с более низким выходом жизнеспособных эмбрионов и более высоким процентом бесплодных ооцитов по сравнению с таковыми у CG генотипа. Изменения в структуре FSHR из-за такой треонин-сериновой модификации, вероятно, ограничены, так как обе эти аминокислоты гидрофильны и примерно одинакового размера. Тем не менее, эта мутация может влиять на структуру РФСГ, нарушая стабильность трансмембранных спиральных ассоциаций.
Важным моментом остаётся то, что увеличение количества синтетических рекомби-нантных гонадотропинов в настоящее время производится и используется в практике воспроизводства как эквивалент естественных молекул. Различные препараты ФСГ, представляющие собой различный набор изоформ (Santi, Simoni, 2014), могут характеризоваться различиями по (Santi, Simoni, 2014) физиологическим функциям (Arey and López, 2011) и свойствам связывания рецептора in vitro (Bousfield et al., 2014), что повышает вероятность отсутствия соответствия между носительством генетических маркеров и откликом на суперовуляцию. В этом отношении следует ожидать, что учёт всех имеющихся научных данных поможет в разработке новых препаратов, нечувствительных к полиморфизмам РФСГ. Возможно, генотип РФСГ в перспективе следует изучать применительно к стимуляции различными изоформами и вариантами ФСГ. Однако в любом случае понимание молекулярных механизмов, посредством которых ФСГ и изоформы рецепторов модулируют сигнальные пути клеток, обеспечат разработку новых, более эффективных технологий воспроизводства.
Ген ФСГ может играть важную роль в стимуляции функции яичников. Таким образом, генотипирование по РФСГ совместно с дополнительными маркерами (молекулярными и другими) может помочь выделить группу особей с высоким типом овариального ответа еще до начала применения метода с тем, чтобы отбраковать особи с низким ответом на индукцию суперовуляции. Такой подход к стимуляции суперовуляции может значительно снизить финансовые расходы на применение изначально повышенных доз ФСГ, и применение метода в конечном итоге будет многократно эффективнее за счет особей, способных давать повышенное количество переносимых эмбрионов.
Ген рецептора лютеинизирующего гормона/хориогонадотропина (ЛГХГЧР). Гонадо-тропный лютеинизирующий гормон гипоталамуса (ЛГ) — пептидный гормон, секретируемый гонадотропными клетками передней доли гипофиза. ЛГ имеет большое значение для нормальных репродуктивных функций, которые участвуют в овуляции и развитии жёлтого тела у самок КРС, играя роль в развитии фолликулов, овуляции, образовании корпускул лютеи и преимплантационном эмбриональном развитии. Лютеинизирующий гормон является сложным белком — гетеродимерным гликопротеином. По строению он похож на другие гормоны-гликопротеины — ФСГ, тиреотропный гормон (ТТГ), хорионогонадотропный гормон (ХГЧ). ЛГ оказывает влияние путем связывания с рецептором на поверхности клеток. Рецептор лю-теинизирующего гормона ЛГ (ЛГР) является G-белком, включающим клеточный домен, семь трансмембранных доменов, и внеклеточной гормон-связывающий домен. ЛГР также известен как рецептор лютеинизирующего гормона/хориогонадотропина (ЛГХГЧР), так как ЛГ и ХГЧ связываются с одними и теми же рецепторами (ЛГ и ХГЧ эндогенные лиганды для рецептора ЛГ). При связывании ЛГ в яичнике, ЛГР имеет решающее значение для поддержания течки,
созревания фолликулов и овуляции, а также лютеиновой функции. Сигналы, опосредованные ЛНР, играют важную роль в ответе яичников на введение экзогенного ФСГ.
Корректировки протоколов суперовуляции, связанные с ЛГХГЧР, могут увеличить выход эмбрионов КРС. На базе исследования по оценке вариации гена бычьего ЛГХГЧР и его ассоциации с суперовуляторным ответом, найдены четыре мононуклеотидных ОНП G51656T, A51703G, A51726G и G51737A, идентифицированные на интроне 9 гена ЛГХГЧР у коров китайской голштинской породы (171 особь), подвергшихся индукции суперовуляции (Yang et al., 2012). Анализ ассоциации показал, что эти четыре ОНП оказали значительное влияние на общее количество яйцеклеток, а полиморфизмы A51703G и A51726G ассоциированы с количеством переносимых эмбрионов. Кроме того, значительный аддитивный эффект на общее количество яйцеклеток был обнаружен в полиморфизмах G51656T и A51703G, а полиморфизм A51703G также имел значительный аддитивный эффект на количество переносимых эмбрионов. Хотя ОНП, найденные в интроне 9, не изменяли напрямую аминокислотный остаток, он был близок к экзон-интронной границе, важной для сплайсинга мРНК, что и может быть связано с функциональным изменением, отмечаемым для ОНП в интронах, способных влиять на экспрессию гена, фенотип и, следовательно, функцию. Таким образом, в этом исследовании были обнаружены четыре новых ОНП в гене ЛГХГЧР и его ассоциация с суперовуляцией у КРС. Эти результаты показывают, что ген ЛГХГЧР является потенциальным маркером для ответа на стимуляцию суперовуляции и может быть использован для прогнозирования наиболее подходящей дозы ФСГ для достижения суперовуляции у китайских голштинских коров (Yanget al., 2012).
В гене ЛГХГЧР были обнаружены мутации и оценена их связь с суперовуляцией. Полиморфизмы в гене ЛГХГЧР и генотипы, связанные с суперовуляционными признаками, были исследованы еще в одной работе у 127 китайских голштинских телок. В экзоне 11 ЛГХГЧР были описаны три ОНП (ss52050737, ss52050738 и ss52050739) и их значительные ассоциации с изменениями рождаемости КРС (Hastings et al., 2006). Результаты других авторов также продемонстрировали, что ОНП (полиморфизм G/T ss52050737), в частности, был сильно связан с положительным ответом на индукцию суперовуляции, выражающемся общим количеством яйцеклеток и количеством переносимых эмбрионов (Yu et al., 2012).
В ответ на суперовуляторное воздействие у КРС больше фолликулов яичников инициируют рост, клетки гранулезы пролиферируют и приобретают рецепторы фолликулостиму-лирующих гормонов, индуцируют ЛГР, что позволяет гранулезным клеткам позднее реагировать на ЛГ. Впоследствии происходит несколько событий - возобновление мейоза ооцитов, трансформация комплекса стероидных ферментов от производства эстрогена до производства прогестерона, разрыв фолликулов и, наконец, образование жёлтого тела, когда уровни ЛГ в сыворотке увеличиваются во время преваскулярного выброса ЛГ. Более того, ЛГ у КРС может способствовать созреванию цитоплазмы или компетентности ооцита, а также эмбриональному развитию после оплодотворения как in vivo, так и in vitro. Сообщается о наличии LHR в ооци-тах, эмбрионах и бластоцистах. Яйцеводы коровы также экспрессируют LHR, и их активация приводит к усиленному синтезу яйцеводного гликопротеина, который связывается с эмбрионами для ускорения их развития. Таким образом, ЛГ может стимулировать эмбриональное развитие через прямые и косвенные механизмы после связывания с его рецептором. В качестве рецептора, связанного с G-белком, LHCGR осуществляет диссоциацию связанных с мембраной родственных G-белков, которые регулируют C-фосфолипазную, аденилатциклазную активности, а также ионные каналы, функция которых, в свою очередь, контролируется клеточными факторами (инозитолфосфаты, цАМФ, Ca2+ и другие вторичные мессенджеры). Эк-зон 11, в котором расположен ОНП ss52050737, кодирует внутриклеточный домен белка ЛГХГЧР. Следовательно, миссенс-мутация может изменить структуру внутриклеточной области ЛГХГЧР и уменьшить эффект ЛГ, чем объясняется функциональная значимость этой мутантной вариации для суперовуляции и фенотипа. Однако биологический механизм, посредством которого мутация влияет на функцию ЛГХГЧР, требует дальнейшего изучения.
Тёлки с генотипом GG имели значительно более высокое тотальное количество яйцеклеток и количество переносимых эмбрионов, по сравнению с имевшими генотип TT, что указывает на то, что аллель G имеет благоприятное положительное влияние на эти две характеристики суперовуляции. Соответственно, результаты этого исследования показывают, что ЛГХГЧР является потенциальным маркером признаков суперовуляции и может использоваться в качестве предиктора для суперовуляции у китайских коров голштинской породы (Yu et al., 2012).
Ген рецептора гонадотропин-высвобождающего гормона I (GnRHRI). Воспроизводство у млекопитающих контролируется взаимодействием между гипоталамусом, передним гипофизом и гонадами. Гонадотропин-высвобождающий гормон и его рецептор (GNRHR) играют ключевую роль в дифференциации пола и воспроизводстве. Связывание GnRH с GnRHR стимулирует высвобождение гонадотропных гормонов, включая ЛГ и ФСГ, которые, в свою очередь, регулируют производство гамет и гонадальных гормонов. Благодаря этой центральной роли в размножении, мутации в GnRH или его рецепторе (GnRHR) могут серьёзно влиять на гаметогенез и снижать рождаемость. Например, имеющиеся данные свидетельствуют о его сильном влиянии у КРС на генетическом уровне в период полового созревания. С ранним половым созреванием у КРС связаны три ОНП гена GnRHR: 342C>T, 409C>T и 493C>T (Milazzotto et al., 2008). Несмотря на их экономическое значение, известно не так много ОНП или генетических маркеров и связанных с ними характеристик (Liron et al., 2011).
В одной из работ была предпринята попытка исследовать вариацию гена гонадотро-пин-рилизинг-гормонального рецептора гонадотропина I типа (GnRHRI) на предмет обнаружения маркеров для прогнозирования реакции суперовуляции на основе ассоциаций между эффективностью суперовуляции и полиморфизмом гена (Yang et al., 2011). В экзоне I гена GnRHRI КРС были обнаружены два ОНП G286A и T340C и оценены их ассоциации с супер-овуляторным ответом у 104 китайских голштинских коров. В полиморфном локусе 286 все коровы без ответа на индукцию суперовуляции были мутациями с генотипом GG. В отличие от них, особи с генотипом GA отличались значительным увеличением общего количества яйцеклеток и имели больше переносимых эмбрионов, чем с генотипом GG. Эти результаты показывают, что ген GnRHRI является потенциальным маркером для ответа на стимуляцию суперовуляции и может быть использован для прогнозирования суперовуляторного ответа у китайских голштинских коров (Yang et al., 2011). Особи с гетерозиготным генотипом GA имели лучшую эффективность по тотальному количеству яйцеклеток, количеству переносимых эмбрионов и плохую производительность по количеству дегенерированных эмбрионов. Аллель А оказывает положительный эффект на суперовуляторные характеристики по тотальному количеству яйцеклеток и количеству переносимых эмбрионов.
Ранее было отмечено, что синонимичные ОНП могут влиять на фолдинг белка in vivo и, следовательно, его функции, а также на экспрессию гена и фенотип (Kimchi et al., 2007; Sauna et al., 2007). Хотя мутация GNA не изменяет аминокислотную последовательность, возможно, она увеличивает плотность GnRHRI, тем самым влияя на экспрессию гена GnRHRI и стабильность транскрипции GnRHRI, что приводит к увеличению концентрации гонадотропина, особенно для доовуляторного всплеска ЛГ (Leanos-Miranda et al., 2002). Гетерозиготные генотипы могут быть также благоприятными в А ассоциациях с эффективными признаками или физиологическими изменениями. Отрицательные эффекты на количество дегенерирован-ных эмбрионов и положительные эффекты на тотальное количество яйцеклеток, количество переносимых эмбрионов могут быть объяснены положительной генетической корреляцией между этими характеристиками. В локусе 286 все не ответившие на воздействие особи принадлежали к нормальному генотипу GG; это означает, что GG генотип, скорее всего, является молчащим. Таким образом, ген GnRHRI можно использовать для прогнозирования суперову-ляторного ответа у китайских голштинских коров, то есть для практики суперовуляции должны быть выбраны коровы с генотипом GA.
Ингибины генов INHA и INHBA (ингибин А (а- и ff-А) и ингибин В (а- и ff-B)). Ингибин считается членом надсемейства трансформирующего фактора роста-бета (TGF-бета) факторов роста и дифференцировки и является основным регулятором секреции ФСГ, который участвует в развитии фолликулов и регуляции стероидогенеза у самок. Впервые ингибин был идентифицирован как гонадный гормон, который сильно ингибирует синтез и секрецию гипофи-зарного ФСГ, что отражено в его названии (Bernard et al., 2001). Количество фолликулов, которые развиваются до овуляторного размера, зависит как от количества ФСГ, так и от времени воздействия ФСГ. Освобождение ФСГ гипофизом регулируется синергическим действием двух основных продуктов овуляторных фолликулов — ингибина и эстрадиола. Уменьшение количества циркулирующего ингибина или активности ингибина может привести к повышению уровня ФСГ и увеличению количества получаемых фолликулов. Более того, ингибин оказывает значительное влияние на экспрессию РФСГ через действие ФСГ, и ингибин A рассматривается как аутокринный отрицательный регулятор экспрессии РФСГ в яичнике. Впервые ингибин был идентифицирован как гонадный гормон, который сильно ингибирует синтез и секрецию гипофизарного ФСГ (Bernard et al., 2001). Нейтрализация его биологической активности активной (Medan et al., 2004) и пассивной иммунизацией (Ishigame et al., 2004) против ингибина (а-субъединицы) влияет на экспрессию РФСГ, улучшая реакцию яичников на суперовуляцию и приводя к увеличению секреции гипофиза и концентрации ФСГ в плазме, которая, как полагали, стимулирует развитие или селекцию для увеличения фолликулов в конечной стадии созревания (Ozawa et al., 2001; Medan et al., 2004; Ishigame et al., 2004) и в конечном итоге приводит к увеличению уровня овуляции и увеличению выхода переносимых эмбрионов у тёлок или коров. Так, иммунизация против ингибина усиливает реакцию яичников на суперовуляцию, в результате чего улучшаются показатели овуляции, приводящие к увеличению количества переносимых эмбрионов у овец (D'Alessandro et al., 1999), телок или коров (Li et al., 2009; Mei et al., 2009) и у азиатского буйвола (Li et al., 2011). Следовательно, ингибин является потенциальным геном-кандидатом для определения эффективности суперовуляции.
Существуют две формы ингибина — ингибин A (a-pA) и ингибин B (a-PB), субъединицы которых кодируются тремя отдельными генами: INHA, INHBA и INHBB (Bernard et al., 2001). Обе формы ингибина — это димеры, образованные единственной a-субъединицей (18 кДа) и одной из двух прочно связанных Р-субъединиц фА и PB, приблизительно 14 кДа). В процессе очистки ингибина также были идентифицированы гомо- и гетеродимеры Р-субъединиц ингибина (Ling et al., 1986; Vale et al., 1986). Субъединицы ингибина экспресси-руются в различных тканях (Meunier et al., 1988a,b), но гонады являются основным источником циркулирующих ингибинов (Woodruff et al., 1996). Хотя ингибины имеют паракринную роль в некоторых тканях, их основной ролью является эндокринная — быть регулятором гипо-физарного ФСГ.
Ген INHA кодирует а-субъединицу ингибинов. Показано, что белки, полученные из предшественника альфа-ингибина, модулируют связывание ФСГ с его рецептором, а также его биологическую активность (Lambert-Messerlian et al., 1997). Для оценки прогностического значения гена INHA и идентификации маркера при прогнозирования реакции суперовуляции на основе ассоциаций между эффективностью суперовуляции и полиморфизмом генов, обнаружен переход A>G, определяющий полиморфизм MspI в положении 192 в экзоне I гена бычьего ингибина альфа (INHA) и оценена его ассоциация с суперовуляторным ответом у 118 китайских голштинских коров. Анализ ассоциации полиморфизма Msp I показал, что у коров с генотипом GG значительно увеличено количество яйцеклеток, по сравнению с генотипами AG и AA, в первой, второй и третьей суперовуляции и получено больше переносимых эмбрионов, чем у генотипов AG и AA в третьей суперовуляции. Более того, особи с генотипом GG продуцировали больше переносимых эмбрионов, чем генотип АА во время второй суперовуляции, и все коровы с отсутствующим ответом на суперовуляцию имели мутации в генотипах АА и AG. Хотя эта мутация не изменяет аминокислотную последовательность, возможно, что сдвиг
концентрации ингибина уменьшает воздействие на экспрессию INHA гена и стабильность транскрипции INHA, а затем приводит к увеличению концентрации ФСГ в результате удаления отрицательной обратной связи в гипофизе. Было показано, что синонимичный ОНП может влиять на фолдинг белка in vivo и, следовательно, на функции, а также на экспрессию гена и фенотип.
Отрицательные эффекты по количеству неоплодотворенных и дегенерированных эмбрионов, положительное влияние на тотальное количество яйцеклеток и количество переносимых эмбрионов может быть объяснено положительной генетической корреляцией между этими показателями. Все не ответившие на воздействие особи с полиморфизмом MspI принадлежали к генотипам АА и AG, что подразумевает, что особи с аллелью А, вероятно, являются молчащими, и этот феномен заслуживает дальнейшего исследования. Анализ выявил значительное влияние на количество дегенеративных эмбрионов в третьей суперовуляции и отсутствие существенной корреляции между возрастом и суперовуляционными признаками. В то же время отсутствовали существенные различия между четырьмя суперовуляциями. Повторная суперовуляция с тем же гонадотропином с интервалом 1 месяц не приводила к уменьшению ответа, а это означает, что эффект повторной суперовуляции на отклик яичников сильно зависит от генетического статуса коров.
Таким образом, результаты исследования показывают, что ген INHA может быть использован в качестве предиктора для суперовуляции у КРС китайской голштинской породы и предполагает, что коровы с генотипом АА должны быть исключены для практики стимуляции суперовуляции (Tang et al.,_2011).
В другом пилотном исследовании связь между полиморфизмами субъединицы РЛ гена бычьего ингибина (INHBA) и суперовуляционными признаками была оценена у 171 китайских коров голштинской породы (Yang et al., 2014). В исследовании о распределении полиморфизма StyI гена бычьего INHBA и его прогностическом значении в реакции суперовуляции, был выявлен С>Т-переход, определяющий полиморфизм StyI в положении 7639 в интроне I гена INHftA КРС, и были обнаружены три генотипа (CC, CT и ТТ). Частоты трех генотипов демонстрировали следующую тенденцию — CT>TT>CC, и этот полиморфизм был в равновесии Харди-Вайнберга. Статистический анализ не выявил существенных различий по суперовуля-ционным признакам у трёх генотипов. Следовательно, результаты показали, что обнаруженные локусы гена INHBA не оказывают существенного влияния на эффективность суперовуляции у китайских голштинских коров (Yang et al., 2014).
Фактор дифференцировки роста 9 (GDF9). Ооциты млекопитающих экспрессируют, по крайней мере, три фактора из надсемейства трансформирующего фактора роста Р (ТФР-b) — фактор роста и дифференцировки 9 (growth differentiation factor 9 - Gdf9), BMP15 и ВМР6. Фактор дифференцировки роста Gdf9 относится к важнейшим регуляторам фолликулогенеза, играя решающую роль в развитии фолликулов яичников и овуляции. Хотя Gdf9 экспрессиру-ется всеми звеньями репродуктивной системы и костным мозгом, его экспрессия в ооцитах ограничивается первичными (тип 3а), преантральными и антральными фолликулами. После оплодотворения количество транскриптов Gdf9 снижается до практически неопределимого в преимплантационном эмбрионе. Поскольку GDF9 необходим для фолликулогенеза яичника и, как таковой, предположительно может являться геном-кандидатом для определения уровня овуляции (Dong et al., 1996; McNatty et al., 2003, 2005), был исследован полиморфизм этого гена и проанализирована его связь с эффективностью суперовуляции у КРС китайской гол-штинской породы, подвергнутых суперовуляции. Результаты показали, что ген GDF9 очень консервативен у коров и может играть критическую роль в репродукции КРС. Впервые были выявлены две мутации ОНП A485T и A625T в интроне 1 гена GDF9 (Tang et al., 2013). Несмотря на то, что анализируемые полиморфизмы, обнаруженные в интроне, не влияют непосредственно на какой-либо аминокислотный остаток, они близки к экзон-интронному переходу, что важно для сплайсинга мессенджер-РНК (Krawczak et al., 2007), и это положение может быть непосредственно связано с функциональными изменениями. Отсутствие детектируемых
ОНП в последовательности экзонов у GDF9, по мнению авторов (Tang et al., 2013), возможно, связано с небольшим количеством отобранных животных.
Мутации в последовательностях у GDF9 могут иметь важное регуляторное значение и быть непосредственно связанными с функциональными вариациями. Анализ ассоциации показал, что выявленные два одиночных нуклеотидных полиморфизма ОНП A485T и A625T оказывают значительное влияние на количество переносимых эмбрионов. Кроме того, полиморфизм A625T дополнительно связан с общим количеством получаемых яйцеклеток, а полиморфизм A485T обнаруживает значительный аддитивный эффект по количеству переносимых эмбрионов (Tang et al., 2013). Таким образом, выявлены два полиморфизма - A485T и A625T в гене GDF9 КРС и их ассоциация с суперовуляционными характеристиками у китайских гол-штинских коров. Однако необходимы дальнейшие исследования для подтверждения функциональной значимости этих полиморфизмов (Tang et al., 2013)
Инсулиноподобный рецептор фактора роста 1 (IGF1R). Рецептор инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF1R) относится к IGF суперсемейству и представляет собой мембранный гликопротеин, опосредующий большинство эффектов биологического действия инсулинопо-добных факторов роста IGF1 и IGF2. Ранее было показано, что IGF1 вовлечен в такие физиологические процессы, как фолликулярное развитие яичников (Mazerbourg et al., 2003; Beg, Ginther, 2006), овуляцию (Echternkamp et al., 2004), преимплантацинное развитие (Velazquez et al., 2005), частоту наступления беременностей, зачатие и рост (Echternkamp et al., 2004; Llewellyn et al., 2008). IGF1 также имеет большое значение в регуляции многих гормонов, которые важны для функций репродуктивной системы и успешности метода суперовуляции (O'Callaghan et al., 2000; Velazquez et al., 2005). IGF1R является основным рецептором IGF, опосредующим действие соматотропной оси на рост, лактацию и репродукцию (Lucy, 2012). Поэтому, согласно этой роли IGF-1 в репродукции, IGF1R является важным кандидатом для формирования пула генов, связанных с репродуктивными функциями. По этой причине IGF1R был выбран в качестве гена-кандидата для исследования его эффектов на суперовуляционные признаки и показатели беременности.
Мутация G404T была идентифицирована у КРС, но между этим полиморфизмом и производными признаками не наблюдалось значительных ассоциаций (Curia et al., 2005; Zhang, Li, 2011). Позднее группой Янг с соавторами было проведено исследование по выявлению полиморфизма гена IGF1R КРС и анализу взаимосвязи с показателями суперовуляции и частотой наступления беременности после переноса эмбрионов, а также с концентрацией гормонов в день переноса эмбрионов (Yang et al., 2013). Одновременно были проанализированы ОНП IGF1R G404T и новый ОНП IGF1R G399A у 170 китайских голштинских донорских коров и 118 реципиентов китайской жёлтой породы (Luxi). Статистический анализ показал, что мутация G404T связана с увеличением уровня овуляции (общим количеством яйцеклеток), и самки с этой мутацией обладали повышенной эффективностью по количеству переносимых эмбрионов. Для полиморфного локуса G399A реципиенты с генотипами GA.399GG и g.399GA имели более высокие показатели беременности после переноса эмбрионов, чем у генотипа g.399AA. Аналогичная тенденция наблюдалась для групп генотипов с более высокими показателями беременности, которые имели более высокий уровень прогестерона и меньшие концентрации эстрогенов, хотя и при малом уровне статистической значимости.
Несмотря на то, что оба изучаемых ОНП являются интронными и не изменяют структуру кодированных белков, в предыдущих исследованиях было показано, что ОНП в интронах могут влиять на экспрессию гена, фенотип, и следовательно - на соответствующие физиологические функции (Van Laereet et al., 2003; Krawczak et al., 2006). Таким образом, эти два варианта могут влиять на транскрипцию гена IGF1R, который изменяет действие IGF1 и IGF2 и в итоге приводит к повышению количества овуляций и показателей беременности после переноса эмбрионов. Таким образом, приведенные исследования впервые показали, что полиморфизм в IGF1R связан с суперовуляционными признаками и, следовательно, этот ген можно использовать в качестве потенциального маркера для отбора доноров (Yang et al., 2013).
Ген рецептора прогестерона КРС (РП). На базе исследования по определению маркера для прогнозирования реакции суперовуляции на основе ассоциаций между эффективностью суперовуляции и полиморфизмом генов были обнаружены два зарегистрированных ОНП G59752C и T81637C (rs41614030), расположенные в интронах 3 и 4 гена рецептора прогестерона (РП). Работа проводилась путем оценки ассоциации ОНП с суперовуляционными признаками на 171 особях КРС китайской голштинской породы, обработанных для суперовуляции. В полиморфном локусе 81637 все коровы без ответа суперовуляции имели генотипы g.81637TC и g.81637TT. Анализ ассоциации показал, что эти два ОНП оказали значительное влияние на общее количество яйцеклеток, а полиморфизм T81637C был ассоциирован с числом переносимых эмбрионов. Кроме того, в полиморфизмах G59752C и T81637C были обнаружены значительные аддитивные эффекты по количеству яйцеклеток. Эти результаты впервые показали, что полиморфизмы G59752C и T81637C в гене РП связаны с признаками суперовуляции, так что он может быть использован в качестве маркера-предиктора для суперовуляции у китайских голштинских коров (Yang et al., 2011).
Ионотропный глутаматный рецептор (AMPA 1/GRIA1). Ионотропные глутаматные рецепторы (AMPA 1/GRIA1) осуществляют большинство возбуждающих нейропередач в центральной нервной системе путём открытия ионных каналов при связывании глутамата (Dingledine et al., 1999). Несмотря на существенную роль глутамата в контроле репродукции и секреции гормона гипофиза, имеет место ограниченное понимание того, как глутаматные рецепторы контролируют овуляцию. В исследовании, проведенном с целью повышения надёжности прогнозирования суперовуляторного ответа у КРС японской черной породы (639 особей), была раскрыта функция ионотропного глутаматного рецептора а-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты 1 (AMPA1/GRIA1) в овуляции (Sugimoto et al., 2010). Основываясь на исследовании геномных ассоциаций, в Bos taurus был найден естественный генетический вариант ОНП КРС, в котором серин заменен аспарагином при аминокислотном остатке 306 (S306N) в N-концевом лейцин-изолейцин/валин-связывающем белке (LIVBP) домена GRIA1, являющемся высококонсервативным. Следует отметить, что интенсивный генетический отбор для увеличения выхода продукции в мясном или молочном скотоводстве не изменил частоту вариантов GRIA1, при неизменным соотношении по закону расщепления Менделя (1:2:1). N-концевой домен ионотропных глутаматных рецепторов осуществляет ди-меризацию (Matsuda et al., 2005) и влияет на аффинность лиганда (Madry et al., 2007). GRIA1Asn имеет более низкое сродство к лигандам, чем GRIA1Ser, а S306N в N-терминальном LIVBP домене GRIA1 может влиять на его сродство к лиганду посредством контроля сборки димера.
Эффективность овуляции у крупного рогатого скота связана с доменом GRIA1, хотя молекулярные механизмы, лежащие в основе связи между GRIA1 и овуляцией, полностью не установлены. GRIA1(Asn) обладает более слабым сродством к глутамату, чем GRIA1(Ser), как в ооцитах Xenopus, так и в мембранной фракции головного мозга КРС. Предполагают, что это единичное замещение аминокислоты приводит к уменьшению высвобождения гонадотропин-высвобождающего гормона GnRH, и у коров с GRIA1(Asn) наблюдается более медленный выброс ЛГ, чем у коров с GRIA1(Ser). Кроме того, коровы с GRIA1(Asn) обладают меньшим количеством незрелых фолликулов яичников, чем коровы с GRIA1Ser перед суперовуляцией, и у них проявляется более низкий ответ на гормональное воздействие, чем у коров с GRIA1(Ser). Коровы с GRIA1Ser имеют в среднем на шесть яйцеклеток и эмбрионов больше, чем коровы с GRIA1Asn, что составляет 10% вариации среднего количества яйцеклеток и эмбрионов, полученных в течение пяти суперовуляций. Результаты этих экспериментов подтверждают возможность использования метода для отбора коров, подлежащих индукции суперовуляции, так что яйцеклетки и эмбрионы могут быть собраны более эффективно. Таким образом, GRIA1 является критическим медиатором овуляции и может быть полезным объектом изучения в репродуктивной технологии с целью повышения эффективности разведения КРС и лучшего понимания процессов фолликулогенеза у малоплодных животных (Sugimoto et al., 2010).
Гипокси-индуцибельный фактор-3а (HIF-3a ген HIF3A). Поддержание гомеостаза кислорода важно для всех высших организмов для правильного развития, роста и поддержания структурной целостности тканей. Центральным регулятором кислородной чувствительности млекопитающего служит семейство факторов транскрипции, называемых гипокси-индуцибельными факторами (HIF), которые модулируют экспрессию более 60 генов в ответ на нарушения кислородного обеспечения (Maynard, Ohh, 2004, 2007) во время эмбрионального развития и после рождения (Yamashita et al., 2008). HIF представляет собой гетеродимерный комплекс, состоящий из a- или Р-субъединицы (Maynard, Ohh, 2004, 2007). К настоящему времени идентифицировано три a-субъединицы (HIF-1a, HIF-2a, а также HIF-3a) и одна Р-субъединица (HIF-1P) (Wang et al., 1995; Wenger, Gassmann, 1997). Из трех индуцируемых гипоксией членов семейства транскрипционных факторов, идентифицированных у млекопитающих, HIF-3a является наименее изученным. Индукция на уровне транскрипции является уникальной особенностью HIF-3a , который может представлять собой реагирующий компонент системы HIF для защиты от гипоксического повреждения (Heidbreder et al., 2003). Поскольку объём кислорода, поступающего из материнской крови в эмбрионы через плаценту, ограничен, эмбрионы непрерывно подвергается воздействию более низкого парциального давления кислорода (Genbacev et al., 2001). Доступность кислорода ограничена в матке, и эмбрионы постоянно находятся в состоянии гипоксии (Lee et al., 2001). Поэтому, вполне вероятно, что белки HIF-a не деградируют, а накапливаются в ядре. По этой причине HIF-3a был выбран в качестве гена-кандидата для поиска ассоциаций с суперовуляцией.
На 300 животных чёрной породы (Changbaishan black) проведено исследование по изучению ОНП в гене HIF3A с целью определить, существует ли связь между ними и суперовуляцией (Deng et al.,_2015). Полиморфизм в гене HIF3A обусловлен точечной мутацией в положении 278 п.о., что приводит к 3 генотипам (AA, AB и BB). КРС с генотипами AA и BB значительно отличаются по своим суперовуляционным признакам. Анализ ассоциации показывает, что этот полиморфизм оказывает значительное влияние на количество неоплодотворённых эмбрионов у КРС. КРС с генотипом ВВ имеет более высокое количество неоплодотворённых эмбрионов, чем генотип АА. Однако разница в этом показателе между АВ и АА или ВВ была незначительной. Полиморфизм также оказывает существенное влияние на количество дегенеративных эмбрионов и общее количество эмбрионов. Генотип BB был связан с более высоким количеством дегенерированных эмбрионов (NDE), чем AA, но разница в NDE между AB и AA или BB была незначительной. Генотип BB показал более высокий уровень количества переносимых эмбрионов (NTE), чем AA или AB, но разница в NTE между AA и AB была незначительной. Таким образом, несмотря на слабую выраженность полиморфизма гена HIF3A, он может служить полезным молекулярным биомаркером для отбора доноров, улучшения суперовуляции и оказания помощи при отёлах (Deng et al., 2015).
Фактор роста рецептор-связанного белка 10 (ген GRB10). GRB10 представляет собой внутриклеточный адаптерный белок, который модулирует внутриклеточные сигнальные пути, взаимодействуя с различными рецепторами тирозинкиназы, такими как рецептор гормона роста инсулина и рецептор инсулиноподобного фактора роста I (Hu et al., 2010; Mroue et al. , 2015; Yang et al., 2016). Однако функции GRB10 в репродуктивном цикле у самок и в раннем эмбриональном развитии остаются неясными.
Точечная мутация обнаружена и показана значительная её ассоциация при изучении связи между ОНП гена GRB10 и суперовуляторными признаками у КРС черной породы (Changbaishan black) (Wu et al., 2016), в частности, сильная ассоциация полиморфизма GRB10 с количеством получаемых эмбрионов после суперовуляции. У КРС-гетерозигот с генотипом AB при grb10 локусе было увеличено количество неоплодотворенных эмбрионов, общее количество эмбрионов, число доступных эмбрионов, эмбрионов М1 и М2. В этом случае гетерозиго-ты показывают значительное преимущество по желательным характеристикам, хотя при размножении было получено потомство, состоящее из 296 АА и только 4 генотипа АВ. При этом от гетерозигот получено больше дегенерированных эмбрионов, и не было обнаружено суще-
ственной разницы по величине отношения процента доступных эмбрионов к проценту эмбрионов M1. Вероятно, это связано с ограниченным количеством полученных гетерозигот. Гетерозиготный генотип AB в локусе grb10 показал превосходную эффективность овуляции. Мутация экзона в GRB10 оказывает значительное влияние на ряд признаков суперовуляции. Основываясь на этих данных, можно заключить, что генотип AB лучше подходит для производства эмбрионов. Большое количество эмбрионов, собранных у гетерозигот, указывает на то, что мутация гена GRB10 оказывает значительное влияние на количество восстановленных эмбрионов, хотя их качество не затрагивалось. Таким образом, совокупные данные по экспрессии GRB10 позволяют предположить, что этот ген может играть важную роль в созревании ооцита и в раннем эмбриональном развитии и в целом может служить полезным молекулярным биомаркером для отбора доноров (Wu et al., 2016).
Заключение
Вспомогательные репродуктивные технологии оказывают значительное влияние на эффективность воспроизводства в животноводстве, особенно в сочетании с геномным отбором. Для обеспечения успешной коммерциализации этих процедур в ближайшем будущем необходимо улучшить качество доноров ооцитов и эмбрионов. Более глубокое понимание биологических механизмов, лежащих в основе ассоциации между молекулярными маркерами и признаками, связанными с получением in vitro и переносом эмбрионов, необходимо для улучшения прогнозирования качества доноров и реципиентов КРС и для совершенствования процедур производства эмбрионов in vitro.
Генетические подходы активно используются для регулирования реакции яичников на индукцию суперовуляции у КРС. Полиморфизм генов ФСГ (S680N), ЛГХГЧР (N312S; 935A>G), VEGFA -634G>C, AMHR2 -482 A>G, ESR1 -351A>G [XBal] является дополнительным фактором при прогнозировании результатов стимуляции суперовуляции, качества ооци-тов и эмбрионов в программах воспроизводства, т.е. он может дополнить арсенал уже имеющихся маркеров. Способность более точно прогнозировать ответ яичников на стимуляцию будет означать существенный шаг вперед для воспроизводства КРС. Кроме того, в планах развития протоколов стимуляции суперовуляции необходимо предусматривать использование комплекса гормональных, функциональных показателей и генетических маркеров, что имеет особенно большое значение в связи c высокой межиндивидуальной вариабельностью по показателям овуляторного ответа на ФСГ-индуцированную суперовуляцию (Parker Gaddis et al., 2017).
Несмотря на проведенные многочисленные исследования в этой области, надёжное прогнозирование реакции яичников на введение экзогенных гонадотропинов до сих пор не представляется возможным, поэтому необходимо продолжать поиск оптимальных предиктор-ных биомаркеров. Нет оснований ожидать появления одного единственного маркера, поэтому научный поиск должен быть направлен на развитие биоинформационных подходов и методов моделирования для создания многофакторных прогностических алгоритмов. Исследования, проводимые до настоящего времени, не являются масштабными, а результаты зачастую остаются противоречивыми. Расшифровка генетических механизмов регуляции функций репродуктивной системы КРС может способствовать разработке эффективной процедуры индукции суперовуляции у специально отобранных особей с программируемым выходом эмбрионов высокого качества. В целом, проблема поиска новых надёжных предикторов овариального ответа остаётся актуальной и перспективной для повышения эффективности воспроизводства малоплодных животных.
REFERENCES
1. Altmäe S., Hovatta O., Stavreus-Evers A., Salumets A. Genetic predictors of controlled ovarian hyperstimulation: where do we stand today? Hum. Reprod. Update. 2011, 17(6): 813-828.
2. Arey B.J., López F.J. Are circulating gonadotropin isoforms naturally occurring biased agonists? Basic and therapeutic implications. Rev. Endocr. Metab. Disord. 2011, 12(4): 275-288.
3. Beg M.A., Ginther O.J. Follicle selection in cattle and horses: role of intrafollicular factors. Reproduction. 2006, 132(3): 365-377.
4. Bernard D.J., Chapman S.C., Woodruff T.K. Mechanisms of inhibin signal transduction. Recent Prog. Horm. Res. 2001, 56: 417-450.
5. Bó G.A., Guerrero D.C., Tríbulo A., Tríbulo H., Tríbulo R., Rogan D., Mapletoft R.J. New approaches to superovulation in the cow. Reprod. Fertil. Dev. 2010, 22(1): 106-112.
6. Bousfield G.R., Butnev V.Y., Butnev V.Y., Hiromasa Y., Harvey D.J., May J.V. Hypo-glycosylated human follicle-stimulating hormone (hFSH(21/18)) is much more active in vitro than fully-glycosylated hFSH (hFSH(24)). Mol. Cell Endocrinol. 2014, 382(2): 989-997.
7. Bray N., Dubchak I., Pachter L. AVID: A global alignment program. Genome Res. 2003, 13(1): 97-102.
8. Brudno M., Do C.B., Cooper G.M., Kim M.F., Davydov E., NISC Comparative Sequencing Program, Green E.D., Sidow A., Batzoglou S. LAGAN and Multi-LAGAN: efficient tools for large-scale multiple alignment of genomic DNA. Genome Res. 2003, 13(4): 721-731.
9. Burkart A.D., Mukherjee A., Mayo K.E. Mechanism of repression of the inhibin alpha-subunit gene by inducible 3',5'-cyclic adenosine monophosphate early repressor. Mol. Endocrinol. 2006, 20(3): 584-597.
10. Cory A.T., Price C.A., Lefebvre R., Palin M.F. Identification of single nucleotide polymorphisms in the bovine follicle-stimulating hormone receptor and effects of genotypes on superovulatory response traits. Anim. Genet. 2013, 44(2): 197-201.
11. Curia R.A., de Oliveirab H.N., Silveirab A.C., Lopes C.R. Association between IGF-I, IGF-IR and GHRH gene polymorphisms and growth and carcass traits in beef cattle. Livest. Prod. Sci. 2005, 94: 159-167.
12. D'Alessandro A., Martemucci G., Iaffaldano N. Active immunization with a synthetic fragment of pig inhibin alpha-subunit increases ovulation rate and embryo production in superovulated ewes but season affects its efficiency. J. Reprod. Fertil. 1999, 115: 185-191.
13. Deng Q., Gao Y., Jiang H., Chen C.Z., Li C.H., Yu W.L., Chen X., Zhang J.B. Association of a hypoxia-inducible factor-3a gene polymorphism with superovulation traits in Changbaishan black cattle. Genet. Mol. Res. 2015, 14(4): 14539-14547.
14. Dingledine R., Borges K., Bowie D., Traynelis S.F. The glutamate receptor ion channels. Pharmacol. Rev. 1999, 51: 7-61.
15. Dong J., Albertini D.F, Nishimori K., Kumar T.R., Lu N., Matzuk M.M. Growth differentiation factor-9 is required during early ovarian folliculogenesis. Nature. 1996, 383(6600): 531-535.
16. Echternkamp S.E., Roberts A.J., Lunstra D.D., Wise T., Spicer L.J. Ovarian follicular development in cattle selected for twin ovulations and births. J. Anim. Sci. 2004, 82(2): 459-471.
17. Fauser B.C., Diedrich K., Devroey P. Predictors of ovarian response: progress towards individualized treatment in ovulation induction and ovarian stimulation. Hum. Reprod. Update. 2008, 14: 1-14.
18. Hasler J.F. The current status and future of commercial embryo transfer in cattle. Anim. Reprod. Sci. 2003, 79(3-4): 245-264.
19. Heidbreder M., Fröhlich F., Jöhren O., Dendorfer A., Qadri F., Dominiak P. Hypoxia rapidly activates HIF-3alpha mRNA expression. FASEB J. 2003, 17(11): 1541-1543.
20. Houde A., Lambert A., Saumande J., Silversides D.W., Lussier J.G. Structure of the bovine follicle-stimulating hormone receptor complementary DNA and expression in bovine tissues. Mol. Reprod. Dev. 1994, 39(2): 127-135.
21. Hu Z.Q., Zhang J.Y., Ji C.N., Xie Y., Chen J.Z., Mao Y.M. Grb10 interacts with Bim L and inhibits apop-tosis. Mol. Biol. Rep. 2010, 37(7): 3547-3552.
22. Ishigame H., Medan M.S., Watanabe G., Shi Z., Kishi H., Arai K.Y., Taya K. A new alternative method for superovulation using passive immunization against inhibin in adult rats. Biol. Reprod. 2004, 71(1): 236-243.
23. Kafi M., McGowan M.R. Factors associated with variation in the superovulatory response of cattle. Anim. Reprod. Sci. 1997, 48(2-4): 137-157.
24. Kimchi-Sarfaty C., Oh J.M., Kim I.W., Sauna Z.E., Calcagno A.M., Ambudkar S.V., Gottesman M.M. A "silent" polymorphism in the MDR1 gene changes substrate specificity. Science. 2007, 315(5811): 525528.
25. Kirkpatrick B.W. Genetics of reproduction in cuttle. In: The genetics of cattle (Dorian Jarrick, A. Ruvinsky, Eds.). Ames, USA: Iowa State University and Armidale, Australia: University of New England, 2015, 260-283.
26. Krawczak M., Thomas N.S.T., Hundrieser B., Mort M., Wittig M., Hampe J., Cooper D.N. Single base-pair substitutions in exon-intronjunctions of human genes: nature, distribution and consequences form RNA splicing. Hum. Mutat. 2006, 28: 150-158.
27. Lambert-Messerlian G., Taylor A., Leykin L., Isaacson K., Toth T., Chang Y., Schneyer A. Characterization of intrafollicular steroid hormones, inhibin, and follistatin in women with and without polycystic ovarian syndrome following gonadotropin hyperstimulation. Biol. Reprod. 1997, 57(5): 1211-1216.
28. Leanos-Miranda A., Janovick J.A., Conn P.M. Receptor-misrouting: an unexpectedly prevalent and rescuable etiology in gonadotropin-releasing hormone receptor-mediated hypogonadotropic hypogonadism. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2002, 87(10): 4825-4828.
29. Lee Y.M., Jeong C.H., Koo S.Y., Son M.J., Song H.S., Bae S.K., Raleigh J.A., Chung H.Y., Yoo M.A., Kim K.W. Determination of hypoxic region by hypoxia marker in developing mouse embryos in vivo: a possible signal for vessel development. Dev. Dyn. 2001, 220(2): 175-186.
30. Li C., Zhu Y.L., Xue J.H., Zhang S.L. et al. Immunization against inhibin enhances both embryo quantity and quality in Holstein heifers after superovulation and insemination with sex-sorted semen. Theriogenology. 2009, 71: 1011-1017.
31. Li D.R., Qin G.S., Wei Y.M., Lu F.H. et al. Immunisation against inhibin enhances follicular development, oocyte maturation and superovulatory response in water buffaloes. Reprod. Fertil. Dev. 2011, 23: 788-797.
32. Ling N., Ying S.Y., Ueno N., Shimasaki S., Esch F., Hotta M., Guillemin R. Pituitary FSH is released by a heterodimer of the beta-subunits from the two forms of inhibin. Nature. 1986, 321(6072): 779-782.
33. Llewellyn S., Fitzpatrick R., Kenny D.A., Patton J., Wathes D.C. Endometrial expression of the insulinlike growth factor system during uterine involution in the postpartum dairy cow. Domest. Anim. Endocrinol. 2008, 34(4): 391-402.
34. Lucy M.C., Green J.C., Meyer J.P., Williams A.M., Newsom E.M., Keisler D.H. Short communication: glucose and fructose concentrations and expression of glucose transporters in 4- to 6-week pregnancies collected from Holstein cows that were either lactating or not lactating. J. Dairy Sci. 2012, 95(9): 50955101.
35. Madry C., Mesic I., Betz H., Laube B. The N-Terminal domains of both NR1 and NR2 subunits determine allosteric Zn2+ inhibition and glycine affinity of N-methyl-D-aspartate receptors. Mol. Pharmacol. 2007, 72: 1535-1544.
36. Malhi P.S., Adams G.P., Mapletoft R.J., Singh J. Superovulatory response in a bovine model of reproductive aging. Anim. Reprod. Sci. 2008, 109: 100-109.
37. Mapletoft R.J., Steward K.B., Adams G.P. Recent advances in the superovulation in cattle. Reprod. Nutr. Dev. 2002, 42: 601-611.
38. Mapletoft R.J., Hasler J.F. Assisted reproductive technologies in cattle: a review. Rev. Sci. Tech. 2005, 24: 393-403.
39. Matsuda S., Kamiya Y., Yuzaki M. Roles of the N-terminal domain on the function and quaternary structure of the ionotropic glutamate receptor. J. Biol. Chem. 2005, 280: 20021-20029.
40. Matzuk M.M., Lamb D.J. The biology of infertility: research advances and clinical challenges. Nat. Med. 2008, 14: 1197-1213.
41. Maynard M.A., Ohh M. Von Hippel-Lindau tumor suppressor protein and hypoxia-inducible factor in kidney cancer. Am. J. Nephrol. 2004, 24(1): 1-13.
42. Maynard M.A., Evans A.J., Shi W., Kim W.Y., Liu F.F., Ohh M. Dominant-negative HIF-3 alpha 4 suppresses VHL-null renal cell carcinoma progression. Cell Cycle. 2007, 6(22): 2810-2816.
43. Mazerbourg S., Bondy C.A., Zhou J., Monget P. The insulin-like growth factor system: a key determinant role in the growth and selection of ovarian follicles? a comparative species study. Reprod. Domest. Anim. 2003, 38(4): 247-258.
44. McNatty K.P., Juengel J.L., Wilson T., Galloway S.M., Davis G.H., Hudson N.L., Moeller C.L., Cranfield M., Reader K.L., Laitinen M.P., Groome N.P., Sawyer H.R., Ritvos O. Oocyte-derived growth factors and ovulation rate in sheep. Reprod. Suppl. 2003, 61: 339-51.
45. McNatty K.P., Smith P., Moore L.G., Reader K., Lun S., Hanrahan J.P., Groome N.P., Laitinen M., Ritvos O., Juengel J.L. Oocyte-expressed genes affecting ovulation rate. Mol. Cell. Endocrinol. 2005, 234(1-2): 57-66. .
46. Medan M.S., Akagi S., Kaneko H., Watanabe G. et al. Effects of re-immunization of heifers against inhibin on hormonal profiles and ovulation rate. Reproduction. 2004, 128: 475-482.
47. Mei C., Li M.Y., Zhong S.Q., Lei Y. et al. Enhancing embryo yield in superovulated holstein heifers by immunization against inhibin. Reprod. Domest. Anim. 2009, 44: 735-739.
48. Meunier H., Cajander S.B., Roberts V.J., Rivier C., Sawchenko P.E., Hsueh A.J., Vale W. Rapid changes in the expression of inhibin alpha-, beta A-, and beta B-subunits in ovarian cell types during the rat estrous cycle. Mol. Endocrinol. 1988a, 2(12): 1352-1363.
49. Meunier H., Rivier C., Evans R.M., Vale W. Gonadal and extragonadal expression of inhibin alpha, beta A, and beta B subunits in various tissues predicts diverse functions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1988b, 85(1): 247-251.
50. Milazzotto M.P., Rahal P., Nichi M., Miranda Neto T., Teixeira L.A., Ferraz J.B.S., Eler J.P., Campagnari F., Garcia J.F. New molecular variants of hypothalamus-pituitary-gonad axis genes and their associationwith early puberty phenotype in Bos taurus indicus (Nellore). Livest. Sci. 2008, 114: 274-279.
51. Mossa F., Duffy P., Naitana S., Lonergan P., Evans A.C. Association between numbers of ovarian follicles in the first follicle wave and superovulatory response in ewes. Anim. Reprod. Sci. 2007, 100(3-4): 391-396.
52. O'Callaghan D., Yaakub H., Hyttel P., Spicer L.J., Boland M.P. Effect of nutrition and superovulation on oocyte morphology, follicular fluid composition and systemic hormone concentrations in ewes. J. Reprod. Fertil. 2000, 118(2): 303-313.
53. Ozawa M., Shi F., Watanabe G., Suzuki A.K. et al. Regulatory role of inhibin in follicle-stimulating hormone secretion and folliculogenesis in the guinea pig. J. Vet. Med. Sci. 2001, 63(10): 1091-1095.
54. Parker Gaddis K.L., Dikmen S., Null D.J., Cole J.B., Hansen P.J. Evaluation of genetic components in traits related to superovulation, in vitro fertilization, and embryo transfer in Holstein cattle. J. Dairy Sci. 2017, 100(4): 2877-2891.
55. Rivier J., Spiess J., McClintock R., Vaughan J., Vale W. Purification and partial characterization of inhibin from porcine follicular fluid. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1985, 133(1): 120-127.
56. Sauna Z.E., Kimchi-Sarfaty C., Ambudkar S.V., Gottesman M.M. Silent polymorphisms speak: how they affect pharmacogenomics and the treatment of cancer. Cancer Res. 2007, 67(20): 9609-9612.
57. Shojaei Saadi H.A., Robert C. Modern reproductive technologies and breed improvement. In: The genetics of cattle (Dorian J. Garrick and A. Ruvinsky, eds.). Ames, USA: Iowa State University and Armidale, Australia: University of New England, 2015, P. 284-317.
58. Sugimoto M., Sasaki S., Watanabe T., Nishimura S., Ideta A., Yamazaki M., Matsuda K., Yuzaki M., Sakimura K., Aoyagi Y., Sugimoto Y. Ionotropic glutamate receptor AMPA 1 is associated with ovulation rate. PLoS One. 2010, 5(11): e13817.
59. Tang K.Q., Li S.J., Yang W.C., Yu J.N., Han L., Li X., Yang L.G. An MspI polymorphism in the inhibin alpha gene and its associations with superovulation traits in Chinese Holstein cows. Mol. Biol. Rep. 2011, 38(1): 17-21.
60. Tang K.Q., Yang W.C., Li S.J., Yang L.G. Polymorphisms of the bovine growth differentiation factor 9 gene associated with superovulation performance in Chinese Holstein cows. Genet. Mol. Res. 2013, 12(1): 390-399.
61. Vale W., Rivier J., Vaughan J., McClintock R., Corrigan A., Woo W., Karr D., Spiess J. Purification and characterization of an FSH releasing protein from porcine ovarian follicular fluid. Nature. 1986, 321(6072): 776-779.
62. Van Laere A.S., Nguyen M., Braunschweig M., Nezer C., Collette C., Moreau L., Archibald A.L., Haley C.S., Buys N., Tally M., Andersson G., Georges M., Andersson L. A regulatory mutation in IGF2 causes a major QTL effect on muscle growth in the pig. Nature. 2003, 425: 832-836.
63. Velazquez M.A., Newman M., Christie M.F., Cripps P.J., Crowe M.A., Smith R.F., Dobson H. The usefulness of a single measurement of insulin-like growth factor-1 as a predictor of embryo yield and pregnancy rates in a bovine MOET program. Theriogenology. 2005, 64(9): 1977-1994.
64. Wang G.L., Jiang B.H., Rue EA, Semenza G.L. Hypoxia-inducible factor 1 is a basic-helix-loop-helix-PAS heterodimer regulated by cellular O2 tension. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995, 92(12): 5510-5514.
65. Wenger R.H., Gassmann M. Oxygen(es) and the hypoxia-inducible factor-1. Biol. Chem. 1997, 378(7): 609-616.
66. Woodruff T.K., Besecke L.M., Groome N., Draper L.B., Schwartz N.B., Weiss J. Inhibin A and inhibin B are inversely correlated to follicle-stimulating hormone, yet are discordant during the follicular phase of the rat estrous cycle, and inhibin A is expressed in a sexually dimorphic manner. Endocrinology. 1996, 137(12): 5463-5467.
67. Wu Y., Zhang Z., Zhang J.B., Deng Q. Association of growth factor receptor-bound protein 10 gene polymorphism with superovulation traits in Changbaishan black cattle. Genet Mol Res. 2016, 15(4): 1-9.
68. Yang W.-C., Li S.-J., Xie Y.-H., Tang K.-Q., Hua G.-H., Zhang C.-Y., Yang L.-G. Two novel SNPs of the type I gonadotropin releasing hormone receptor gene and their associations with superovulation traits in Chinese Holstein cows. Livest. Sci. 2011, 136: 164-168.
69. Yang W.C., Li S.J., Tang K.Q., Hua G.H., Zhang C.Y., Yu J.N, Han L., Yang L.G. Polymorphisms in the 5' upstream region of the FSH receptor gene, and their association with superovulation traits in Chinese Holstein cows. Anim. Reprod. Sci. 2010, 119(3-4): 172-177.
70. Yang W.C., Tang K.Q., Li S.J., Yang L.G. Association analysis between variants in bovine progesterone receptor gene and superovulation traits in Chinese Holstein cows. Reprod. Domest. Anim. 2011, 46(6): 1029-1034.
71. Yang W.C, Tang K.Q., Li S.J., Chao L.M., Yang L.G. Polymorphisms of the bovine luteinizing hor-mone/choriogonadotropin receptor (LHCGR) gene and its association with superovulation traits. Mol. Biol. Rep. 2012, 39(3): 2481-2487.
72. Yu Y., Pang Y., Zhao H., Xu X, Wu Z, An L., Tian J. Association of a missense mutation in the luteiniz-ing hormone/choriogonadotropin receptor gene (LHCGR) with superovulation traits in Chinese Holstein heifers. J. Anim. Sci. Biotechnol. 2012, 3(1): 35.
73. Yang W.-C., Yang L.-G., Riaz H., Tang K.-Q., Chen L., Li S.-J. Effects in cattle of genetic variation within the IGF1R gene on the superovulation performance and pregnancy rates after embryo transfer. Anim. Reprod. Sci. 2013, 143: 24-29.
74. Yang W.C., Li S.J., Chen L., Yang L.G. Polymorphism of the inhibin PA gene and its relationship with superovulation traits in Chinese Holstein cows. Genet. Mol. Res. 2014, 13(1): 269-275.
75. Yang W.C., Li S.J., Chen L. and Yang L.G. FSHR genotype affects estrogen levels but not pregnancy rates in Luxi cattle subjected to embryo transfer Genet. Mol. Res. 2014, 13(1): 1563-1569.
76. Yang S., Deng H., Zhang Q., Xie J. et al. Amelioration of diabetic mouse nephropathy by catalpol correlates with down-regulation of Grb10 expression and activation of Insulin-Like Growth Factor 1 / InsulinLike Growth Factor 1 Receptor Signaling. PLoS One. 2016, 11: e0151857. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0151857
77. Zhang., R.F., Li X.F. Association between IGF-IR, m-calpain and UCP-3 gene polymorphisms and growth traits in Nanyang cattle. Mol. Biol. Rep. 2011, 38: 2179-2184.
Genetic predictors-markers of the superovulatory response in cattle: a review
Bursakov S.A., Kovalchuk S.N., Popov D.V., Kosovsky G.Yu.
Center of Experimental Embryology and Reproductive Biotechnologies, Moscow, Russian Federation.
ABSTRACT. Induction of supervulation and embryo transfer technologies are often used in modern animal husbandry to produce a large number of offspring from elite cows-donors. The technical aspect of superovulation induction in dairy cattle has been described by many authors, but the genetic and genomic aspect of this technique is still at the stage of initial study. Since the superovulatory response is moderately inherited, there is the possibility of genetic selection of donors producing more embryos. Although the estimated maternal heritability of ovulation success is relatively high, other factors, such as environmental and man-made, are potential barriers to determining genetic variations and the involvement of specific genes. Therefore, the search and identification of gene variants that affect the superovulatory response and are responsible for a stable outcome of superovulation induction can help in selecting donor cows that are more susceptible and respond well to hormonal stimulation. The molecular mechanisms that regulate the development of ovarian follicles in mammals are not fully understood, mainly because of the species-specific differences between mono-ovulatory and polyovulatory animals. To date, there have been only a few studies on the search for a genome association in dairy cattle with the traits of a superovulatory response. Despite the fact that procedures of full-genomic sequencing were carried out for cattle to search for genes affecting the level of ovulation, only a small number of specific genes-candidates have been identified at the time of writing the review. The purpose of this work is to systematize the known to date information about genomic associations of single nucleotide polymorphisms (SNP), with traits of the superovulatory response. The knowledge of the genetic mechanisms that control the functions of the reproductive system in cattle can contribute to the development of an effective procedure for induction of superovulation in specially selected individuals with a programmable yield of high quality embryos. In general, the problem of finding new reliable predictors of the ovarian response remains relevant and important for improving the reproduction efficiency of monoovulatory animals.
Keywords: cattle reproduction, superovulation, single nucleotide polymorphism, embryo transfer
Problemy biologii productivnykh zhivotnykh - Problems of Productive Animal Biology, 2017, 4: 5-23
Поступило в редакцию: 17.09.2017 Получено после доработки: 24.09.2007
Бурсаков Сергей Алексеевич, к.б.н., с.н.с., тел.: 8(495)610-21-31; [email protected] Ковальчук Светлана Николаевна, к.б.н., зав. отд., тел.: 8(495)610-21-31; [email protected]
Попов Дмитрий Владимирович, зав. отд., тел.: 8(495)610-21-31; [email protected] Косовский Глеб Юрьевич, д.б.н., дир., тел.: 8(495)610-21-31, [email protected]
