ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА ТРАНСКРИПЦИОННОГО ФАКТОРА MEF2B У МЕРИНОСОВЫХ ОВЕЦ РОССИЙСКИХ ПОРОД Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

8. Uchegbu, I. F., & Vyas, S. P. (1998). Non-ionic surfactant based vesicles (niosomes) in drug delivery. International Journal of Pharmaceutics, 172, 33-70.

9. Nagalakshmi, S. Niosomes in ocular drug delivery system: a review of magic targeted drug delivery / S. Nagalakshmi, N. Damodharan, J. Thanka, S. Seethalakshmi // Int. J. Pharm. Sci. Rev. Res. - 2015. - №32(1). - P. 61-66.

10. Kaur IP, Garg A, Singla AK, Aggarwal D, Vesicular systems in ocular drug delivery, An overview, Int J Pharm, 269, 2004, 1-14.

Шахова Валерия Николаевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры терапии и фармакологии, ФГБОУ ВО Ставропольский государственный аграрный университет

Shakhova Valeria Nikolaevna, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Therapy and Pharmacology Department, FSBEI of Higher Education, Stavropol State Agrarian University

DOI 10.25930/2687-1254/016.5.13.2020 УДК 575.224.22

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА ТРАНСКРИПЦИОННОГО ФАКТОРА MEF2B У МЕРИНОСОВЫХ ОВЕЦ РОССИЙСКИХ ПОРОД

О.А. Яцык, А.А. Каниболоцкая, А.Ю. Криворучко

Изучение полиморфизма генов-кандидатов продуктивности является ключом к развитию маркер-ассоциированной селекции в овцеводстве. Особое внимание уделяется селекции на повышение показателей мясной продуктивности и изучению полиморфизма генов, контролирующих процессы роста и развития мышечной ткани. Ген транскрипционного фактора MEF2B является положительным регулятором миогенеза. Белковый продукт MEF2B контролирует транскрипцию ряда мышце-специфичных генов, в том числе маркерного гена мясной продуктивности миостатина. Целью нашей работы явился анализ частоты встречаемости аллелей и генотипов по 4 SNP-маркерам в гене MEF2B у овец мериносовых пород. Исследование было проведено на базе ВНИИОК -филиала ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ» и ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет». Объектом исследования служили баранчики в возрасте одного года пород джалгинский меринос (ДжМ, n=20), манычский меринос (ММ, n=20) и советский меринос (СМ, n=20) из племенных хозяйств Ставропольского края. На основании результатов целевого секвенирования гена MEF2B определены частоты встречаемости аллелей и генотипов по заменам rs420767326, rs413905991, rs401426310 и rs417014745. Наиболее распространенной у овец всех изучаемых пород явилась замена rs401426310, средняя частота встречаемости мутантного аллеля А составила 81,7 %. Средняя частота встречаемости мутантного аллеля A по замене rs420767326 составила 38 %, мутантного аллеля T по полиморфизму rs413905991 - 7,5 %. Замена rs417014745 является редко встречаемой, выявлена только в гетерозиготном состоянии и только у одного представителя породы ДжМ. У баранчиков пород СМ и ММ данная замена не обнаружена. Выявлено отклонение распределения частот генотипов от равновесия Харди-Вайнберга по полиморфизмам rs420767326 и rs401426310, что может быть обусловлено давлением отбора и селекционным преимуществом носителей преобладаю-

щих генотипов. Дальнейшие исследования целесообразно направить на изучение связи однонуклеотидных замен rs420767326, rs401426310 с показателями мясной продуктивности.

Ключевые слова: MEF2B, SNP, ген, полиморфизм, меринос, овца

POLYMORPHISM OF MEF2B GENE TRANSCRIPTION FACTOR IN RUSSIAN MERINO SHEEP BREEDS

O.A. Yatsyk, A.A. Kanibolotskaya, A.Yu. Krivoruchko

Studying the polymorphism of productivity candidate genes is the key to the development of marker-associated selective sheep breeding. Special attention is paid to selection which increases the indicators of meat productivity and the study of polymorphism of genes that control the growth and development of muscle tissue. The transcription factor gene MEF2B is a positive regulator of myogenesis. MEF2B protein product controls the transcription of muscle-specific genes including the marker gene of meat productivity - myostatin. The aim of our study was to analyze the frequency of alleles and genotypes occurrence by 4 SNP markers in MEF2B gene in Merino sheep breeds. The study was conducted on the basis of All-Russian Research Institute of Sheep and Goat Breeding - branch of the FSBSI "North Caucasus FARC"_and FSBEI of Higher Education "Stavropol State Agrarian University". The objects of the study were one-year-old rams of Jalgin Merino (JM, n = 20), Manych Merino (MM, n = 20), and Soviet Merino (SM, n = 20) breeds from the breeding farms of the Stavropol Territory. Based on the results of the targeted sequencing of MEF2B gene, the frequencies of alleles and genotypes occurrence were determined by the substitutions rs420767326, rs413905991, rs401426310, and rs417014745. The rs401426310 substitution was the most common in sheep of all the studied breeds. The average frequency of occurrence of the mutant A allele was 81.7 %. The average frequency of occurrence of the mutant allele A of rs420767326 substitution was 38 %, and the mutant allele T of rs413905991 polymorphism was 7.5 %. The rs417014745 substitution is rare. It was identified only in the heterozygous state and only in one representative of the JM breed. This substitution was not found in rams of SM and MM breeds. There was found a deviation of the distribution of genotype frequencies from the Hardy-Weinberg equilibrium of rs420767326 and rs401426310 polymorphisms, which can be related to selection pressure and the selection advantage of prevailing genotypes carriers. It is advisable to concentrate the further studies on the correlation of single nucleotide substitutions rs420767326, rs401426310 with indicators of meat productivity.

Key words: MEF2B, SNP, gene, polymorphism, Merino, sheep

Введение

Одним из наиболее перспективных направлений в современной генетике сельскохозяйственных животных является изучение полиморфизма генов-кандидатов, ассоциированных с продуктивными показателями [1]. Особое внимание уделяется генам, влияющим на мышечное развитие и мясную продуктивность [2].

Ген MEF2B (myocyte enhancer factor 2B) - член семейства миоцит-специфических энхансерных факторов, положительный регулятор миогенеза. Необходим для транскрипции ряда мышце-специфичных генов и дифференцировки миобла-стов [3]. Предложен в качестве гена-кандидата мясной продуктивности по результатам полногеномного поиска ассоциаций у овец зарубежных пород [4]. Также выявлена связь полиморфизма гена MEF2B с показателями мясной продуктивности у баранчиков

северокавказской мясо-шерстной породы [5] и породы джалгинский меринос [6].

Ген MEF2B у овец расположен на 5 хромосоме. Согласно обновленной сборке генома 0ar_rambouillet_v1.0 ген содержит 9 экзонов, 8 из которых являются кодирующими. В качестве маркеров мясной продуктивности ранее было предложено 4 одно-нуклеотидные замены (single-nucleotide polymorphism, SNP): rs420767326, rs413905991, rs401426310 и rs417014745, расположенные в интронах 1, 2, 3 и З'-нетранслируемой области экзона 9 [5-7].

Целью нашей работы явился анализ частоты встречаемости аллелей и генотипов по перечисленным маркерам в гене MEF2B у овец мериносовых пород.

Материал и методы исследования Исследование было проведено на базе ВНИИОК - филиала ФГБНУ «СевероКавказский ФНАЦ» и ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет». Объектом исследования служили баранчики в возрасте одного года пород джалгинский меринос (ДжМ, n=20), манычский меринос (ММ, n=20) и советский меринос (СМ, n=20) из племенных хозяйств Ставропольского края. Геномную ДНК выделяли из образцов крови, полученных из яремной вены в асептических условиях. Пробы крови отбирали в пробирки Vacutainer® со стабилизатором ЭДТА. ДНК выделяли из 0,2 мл крови c использованием набора PureLinkGenomic DNA MiniKit (Invitrogen, USA). С целью выявления мутаций в генах проводили целевое обогащение и последующее секвенирование исследуемых фрагментов ДНК. Секвенирование осуществляли с использованием геномного секвенатора GS Junior (Roche, USA). Полученные в результате секвенирования фрагменты картировали на референсный геном Ovis aries сборка 0ar_rambouillet_v1.0 (National Center for Biotechnology Information, 2017). Для описания обнаруженных однонуклеотидных замен (SNP) использовалась номенклатура HGVS (Human Genome Variation Society).

Результаты и их обсуждение

В ходе проделанной работы определены частоты встречаемости аллелей и генотипов по четырем SNP-маркерам гена MEF2B у мериносовых овец, разводимых в племенных хозяйствах Ставропольского края (Табл. 1, 2). Наиболее распространенной у овец всех изучаемых пород явилась замена rs401426310. Согласно полученным данным, средняя частота встречаемости мутантного аллеля А у овец мериносовых пород составила 81,7 %, что на 5,8 % меньше, чем у овец иранских пород и на 8,6 % меньше, чем у овец марокканских пород [8]. При этом наибольшая частота встречаемости му-тантного аллеля А отмечена у овец породы ДжМ, наименьшая у овец породы СМ. Замена rs417014745 по результатам наших исследований является редко встречаемой. Полиморфизм выявлен только в гетерозиготном состоянии и только у одного представителя породы ДжМ. При этом частота встречаемости мутантного аллеля A у овец породы ДжМ в два раза меньше, чем у овец иранских и марокканских пород. У баранчиков пород СМ и ММ данная замена не обнаружена.

Однонуклеотидная замена rs420767326 выявлена у овец трех изучаемых пород. Средняя частота встречаемости мутантного аллеля A составила 38 %, что на 22 % меньше, чем у овец, разводимых в Иране, и 15,7 % меньше, чем у овец, разводимых в Марокко. Средняя частота встречаемости мутантного аллеля T по полиморфизму rs413905991 у овец изучаемых пород составила 7,5 %, что на 2,5 % больше, чем у иранской популяции овец и на 3 % меньше, чем у марокканской.

Сельскохозяйственный №5(13), 2020 журнал

Таблица 1 - Частота встречаемости аллелей гена МЕЕ2Б у овец мериносовых пород

SNP Аллели Порода

ДжМ ММ СМ

ге420767326 G 0,650 0,625 0,575

A 0,350 0,375 0,425

ге413905991 C 0,925 0,900 0,950

T 0,075 0,100 0,050

ге401426310 G 0,075 0,175 0,300

A 0,925 0,825 0,700

ге417014745 G 0,975 1,000 1,000

A 0,025 0,000 0,000

На основании полученных данных о выявленных генотипах был проведен расчет значений наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности. Частоты генотипов по исследованным локусам были проверены на соответствие равновесию Харди-Вайнберга при помощи точного теста Фишера (Табл. 2).

Таблица 2 - Параметры генетического разнообразия изучаемых пород

SNP-маркер Генотипы Порода

ДжМ ММ СМ

^420767326 GG 0,30 0,30 0,20

GA 0,70 0,65 0,75

AA 0,00 0,05 0,05

O(HET) 0,70 0,65 0,75

E(HET) 0,46 0,47 0,49

^413905991 0,85 0,80 0,90

СТ 0,15 0,20 0,10

^ 0,00 0,00 0,00

O(HET) 0,15 0,20 0,10

E(HET) 0,14 0,18 0,10

^401426310 GG 0,00 0,00 0,25

GA 0,15 0,35 0,10

AA 0,85 0,65 0,65

O(HET) 0,15 0,35 0,10

E(HET) 0,14 0,29 0,42

^417014745 GG 0,95 1,00 1,00

GA 0,05 0,00 0,00

AA 0,00 0,00 0,00

O(HET) 0,05 0,00 0,00

E(HET) 0,05 0,00 0,00

Примечание: О(НЕТ) - наблюдаемая гетерозиготность, E(HET) - ожидаемая гетерозиготность; жирным шрифтом выделены значения О(НЕТ) и Е(НЕТ) с достоверностью различий p<0,05.

В породе ММ не было обнаружено достоверной разности значений наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности по анализируемым маркерам.

Генетико-статистический анализ показателей, вычисленных для породы ДжМ

выявил отклонение от равновесия Харди-Вайнберга (p=0,04) по полиморфизму rs420767326, что может быть обусловлено давлением отбора и селекционным преимуществом носителей генотипа GA. Согласно литературным данным SNP rs420767326 ассоциирован с показателями прироста живой массы после отъема и предубойной живой массой [4, 6].

У овец породы СМ отклонение распределения частот генотипов от равновесия Харди-Вайнберга выявлено по SNP rs401426310, при этом преобладающим является генотип AA. Как показали наши предыдущие исследования данный полиморфизм связан с предубойной живой массой у овец северокавказской мясо-шерстной породы [5]. Заключение

Выявленное отклонение распределения частот генотипов от равновесия Харди-Вайнерга по полиморфизмам rs420767326 и rs401426310 говорит о возможности их влияния на селекционно-значимые признаки у овец породы ДжМ и СМ соответственно. Дальнейшие исследования целесообразно направить на изучение связи однонуклеотид-ных замен rs420767326, rs401426310 с показателями мясной продуктивности.

Литература

1. Gebreselassie G., Berihulay H., Jiang L., Ma Y. Review on genomic regions and candidate genes associated with economically important production and reproduction traits in sheep (Ovies aries) // Animals. 2020. Vol. 10, № 1.

2. Селионова М.И., Скорых Л.Н., Фоминова И.О., Сафонова Н.С. Геномная селекция в овцеводстве // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. 2017. Т. 1, № 10. С. 275-280.

3. Taylor M. V., Hughes S.M. Mef2 and the skeletal muscle differentiation program // Semin. Cell Dev. Biol. 2017. Vol. 72. P. 33-44.

4. Zhang L., Liu J., Zhao F., Ren H., Xu L., Lu J., et al. Genome-Wide Association Studies for Growth and Meat Production Traits in Sheep // PLoS One. 2013. Vol. 8, № 6.

5. Trukhachev V., Belyaev V., Kvochko A., Kulichenko A., Kovalev D., Pisarenko S., et al. MEF2B gene SNP markers of meat productivity in Severokavkazskaya sheep breed // Geneti-ka. 2016. Vol. 48, № 1. P. 97-108.

6. Селионова М.И., Криворучко А.Ю. Полиморфизм генов транскрипционных факторов MEF2B и CEBPD как маркер мясной продуктивности овец // Современные достижения и проблемы генетики и биотехнологии в животноводстве: материалы междунар. науч. конф., посвященной 90- летию академика Л.К. Эрнста / ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста. - Дубровицы: ВИЖ, 2019. С 184-188.

7. Zhang L., Ma X., Xuan J., Wang H., Yuan Z., Wu M., et al. Identification of MEF2B and TRHDE Gene Polymorphisms Related to Growth Traits in a New Ujumqin Sheep Population // PLoS One. 2016. Vol. 11, № 7. P. e0159504.

8. База данных Ensembl [Электронный ресурс] // European Molecular Biology Laboratory. URL: http://www.ensembl.org/index.html (дата обращения: 01.06.2020).

Яцык Олеся Андреевна научный сотрудник лаборатории геномной селекции и репродуктивной криобиологии в животноводстве ФГБНУ "Северо-Кавказский ФНАЦ", кандидат биологических наук. Тел 89187571458, электронная почта malteze@mail.ru

Каниболоцкая Анастасия Александровна научный сотрудник лаборатории геномной селекции и репродуктивной криобиологии в животноводстве ФГБНУ "Северо-Кавказский ФНАЦ", кандидат биологических наук. Тел 89614569925, электронная

почта dorohin.2012@inbox.ru

Криворучко Александр Юрьевич главный научный сотрудник лаборатории геномной селекции и репродуктивной криобиологии в животноводстве ФГБНУ "Северо-Кавказский ФНАЦ", доктор биологических наук. Тел 89188814327, электронная почта rcvm@yandex.ru

Yatsyk Olesya Andreevna - Candidate of Biological Sciences, Researcher of the Laboratory of Genomic Selection and Reproductive Cryobiology in Animal Breeding, FSBSI "North Caucasus FARC". Tel. 89187571458, email malteze@mail.ru

Kanibolotskaya Anastasia Aleksandrovna - Candidate of Biological Sciences, Researcher of the Laboratory of Genomic Selection and Reproductive Cryobiology in Animal Breeding, FSBSI "North Caucasus FARC". Tel. 89614569925, email dorohin.2012@inbox.ru Krivoruchko Alexander Yurievich - Doctor of Biological Sciences, Chief Researcher of the Laboratory of Genomic Selection and Reproductive Cryobiology in Animal Breeding, FSBSI "North Caucasus FARC". Tel. 89188814327, email rcvm@yandex.ru