CC BY
1
Научная статья/Original article
УДК 636.2 Код ВАК 4.2.5
DOI: 10.24411/2078-1318-2024-3-106-116
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АНАЛИЗА D-ПЕТЛИ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ДЛЯ ОБРАЗЦОВ С ДЕГРАДИРОВАННОЙ ДНК
М.С. Форнара1 И, Н.Ф. Бакоев1
Федеральный исследовательский центр животноводства - Всероссийский институт животноводства имени академика Л. К. Эрнста пос. Дубровицы, Подольский р-н, Московская обл., Россия И [email protected]
Реферат. Генетическая характеристика пород позволяет оценить их разнообразие и изменчивость, что является основополагающим элементом при разработке стратегий разведения и планов сохранения генетических ресурсов. Митохондриальная ДНК (мтДНК) является уникальным маркером, который позволил прояснить эволюцию крупного рогатого скота, процессы одомашнивания и миграции. Митохондриальный геном в клетке, в отличие от ядерного, представлен несколькими тысячами копий, поэтому анализ митохондриальной ДНК широко используется при исследовании сложных образцов (найденных при археологических раскопках, сохраняемых в музейных и криминалистических коллекциях), в которых ДНК сильно деградирована. Целью нашей работы являлась разработка системы анализа полиморфизмов D-петли, пригодной для исследования таких образцов. В качестве биологического материала для разработки тест-системы были использованы экстракты ДНК, полученные из археологических образцов крупного рогатого скота, датированных XIII веком (п=8). Для амплификации области D-петли мтДНК(787 п.н.) археологических образцов КРС было подобрано три пары праймеров, перекрывающих друг друга. Для определения принадлежности исследуемых образцов КРС к известным гаплогруппам из базы NCBI были отобраны последовательности мтДНК крупного рогатого скота, относящиеся к гаплогруппам Т1, Т2, ТЗ, Т4, Т5, Q, Ql, Qla, Q2 RI, R2, Р, I и С. Анализ медианной сети показал кластеризацию археологических образцов вблизи гаплогрупп ТЗ и Т4, на ветви, сформированной гаплотипами, характерными для европейских пород. Тогда как азиатские гаплогруппы I (Bos indiens) и С (Bos primigenius, обнаруженный в Китае) сформировали отдельную ветвь.
Ключевые слова: КРС, древняя ДНК, митохондриальная ДНК, D-петля, гаплогруппа
Для цитирования: Форнара, М.С., Бакоев, Н.Ф. Разработка системы анализа D-петли митохондриальной ДНК крупного рогатого скота для образцов с деградированной ДНК // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2024. - № 3 (77). -С. 106-116.-DOI: 10.24411/2078-1318-2024-3-106-116.
Благодарности. Костные остатки крупного рогатого скота из археологических раскопок древнего Ярославля предоставлены сотрудниками Лаборатории естественнонаучных методов ИА РАН к.б.н. с.н.с. Е.Е. Антипиной и к.и.н. с.н.с. Л.В. Яворской в рамках Договора о сотрудничестве между Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институтом археологии Российской академии наук и Федеральным государственным бюджетным научным учреждением «Федеральный исследовательский центр животноводства - ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста.
© Форнара М.С., Бакоев Н.Ф., 2024
Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (тема FGGN-2024-0015).
DEVELOPMENT OF A BOVINE MITOCHONDRIAL D-LOOP ANALYSIS SYSTEM FOR SAMPLES WITH DEGRADED DNA
M.S. Fornara1 0, N.F. Bakoev1
federal Research Center for Animal Husbandry named after Academy Member L.K. Ernst Dubrovitsy, Podolsk district, Moscow Region, Russia GD [email protected]
Abstract. Genetic characterization of breeds allows assessment of their diversity and variability, which is a fundamental element in the development of breeding strategies and conservation plans for genetic resources. Mitochondrial DNA (mtDNA) is a unique marker that has provided insight into cattle evolution, domestication and migration. The mitochondrial genome in a cell, in contrast to the nuclear genome, is represented by several thousand copies, so analysis of mitochondrial DNA is widely used in the study of complex samples (found during archaeological excavations, preserved in museum collections, forensics) in which the DNA is highly degraded. The goal of our work was to develop a system for analyzing D-loop polymorphisms suitable for studying such samples. DNA extracts obtained from archaeological samples of cattle dating back to the 13th-14th centuries (n=8) were used as biological material for the development of the test system. Three overlapping primer pairs were selected to amplify the D-loop region of mtDNA (787 bp) of archaeological cattle samples. To determine whether the studied cattle samples belonged to known haplogroups, cattle mtDNA sequences belonging to haplogroups Tl, T2, T3, T4, T5, Q, Ql, Qla, Q2 Rl, R2, P, I and С were selected from the NCBI database. Analysis of the median network showed clustering of archaeological samples near haplogroups T3 and T4, on a branch formed by haplotypes characteristic of European breeds. While the Asian haplogroups I (Bos indicus) and С (Bos primigenius, discovered in China) formed a separate branch.
Keywords: cattle, ancient DNA, mitochondrial DNA, D-loop, haplogroups
For citation: Fornara, M.S., Bakoev, N.F. (2024) 'Development of a bovine mitochondrial D-loop analysis system for samples with degradeded DNA', Izvestiya of Saint-Petersburg State Agrarian University, vol. 77, no. 3, pp. 106-116. (In Russ.) DOI: 10.24411/2078-1318-2024-3-106-116.
Acknowledgements. Cattle bones from archaeological excavations of ancient Yaroslavl were provided by the staff of the Laboratory of Natural Science Methods of IA RAS, Ph.D. (Biology), Senior Researcher E.E. Antipina and Ph.D. (History), Senior Researcher L.V. Yavorskaya within the framework of the Agreement on Cooperation between Institute of Archaeology of Russian Academy of Sciences and Federal Research Center for Animal Husbandry named after Academy Member L.K. Ernst.
Financial support. The research was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation according to theme No. FGGN-2024-0015.
Введение. Генетическая характеристика пород позволяет оценить их разнообразие и изменчивость, что является основополагающим элементом при разработке стратегий разведения и планов сохранения генетических ресурсов. Благодаря развивающимся методам генотипирования и статистическим подходам генетическое разнообразие можно легко оценить на разных уровнях: от отдельного гена [1] до всего генома [2].
Молекулярные маркеры произвели революцию в способности характеризовать генетическую изменчивость и рационализировать искусственный отбор [3], поскольку они предоставляют информацию о каждом регионе генома, независимо от уровня экспрессии генов. Митохондриальная ДНК (мтДНК) является уникальным маркером, который демонстрирует цитоплазматическое наследование, т. е. генетическая информация передается следующим поколениям только по материнской линии. Этот тип наследования позволил прояснить эволюцию крупного рогатого скота, процессы одомашнивания и миграции [4].
Регион смещения (D-петля), характеризующийся высокополиморфными областями (гипервариабельные области I и II), оказался особенно информативным для объяснения происхождения многих видов домашнего скота [5], поскольку он эволюционирует гораздо быстрее, чем кодирующая область мтДНК [6, 7].
Митохондриальный геном в клетке, в отличие от ядерного, представлен несколькими тысячами копий [8]. Поэтому анализ митохондриальной ДНК широко используется при исследовании сложных образцов (найденных при археологических раскопках, сохраняемых в музейных и криминалистических коллекциях), в которых ДНК сильно деградирована [9].
Цель исследований - разработка системы анализа полиморфизмов D-петли, пригодной для исследования образцов с сильно деградированной ДНК для реконструкции филогенетических отношений современных и предковых популяций крупного рогатого скота.
Материалы и методы. В качестве биологического материала для разработки тест-системы были использованы экстракты ДНК, полученные из археологических образцов крупного рогатого скота, датированных XIII веком (п=8).
Исследование проводили на базе оборудования Центра коллективного пользования «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л. К. Эрнста.
ДНК выделяли с использованием набора COrDIS «Экстракт» Декальцин в соответствии с рекомендациями производителя. Для амплификации области D-петли мтДНК археологических образцов КРС было подобрано три пары праймеров, перекрывающих друг друга, общей длиной 844 п.н. между позициями 15741-255 мтДНК. Праймеры были подобраны в соответствии с референсной последовательностью мтДНК КРС, представленной в базе Национального центра биотехнологической информации NCBI (GenBank: NC_006853.1) с помощью онлайн-ресурса Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) (таблица 1).
Таблица 1. Последовательность праймеров для амплификации D-loop мтДНК
исторической ДНК КРС Table 1. Primer sequences for D-loop mtDNA amplification of historical cattle DNA
Последовательность Позиция G/C% Размер ПЦР
1 F- 5 - CAG TCT CAC CAT CAA CCC CC- 3 15741-15760 60 301
R- 5 - GCT TGC TTA TAT GCA TGG GGC- 3 16042-16022 52
2 F- 5 - GGT AAT GTA CAT AAC ATT AAT G-3 15960-15981 27 374
R- 5 - CGA GAT GTC TTA TTT AAG AGG - 3' 16334-16314 38
3 F- 5 - TGA ATT TTA CCA GGC АТС TGG TTC С- 3' 16251-16274 42 341
R- 5 - GGT GGT AGA TAT TTA AGG GGG AAA - 3' 255-232 42
ПЦР амплификацию проводили на термоциклере Applied Biosystems SimpliAmp («Thermo-Fisher Scientific, Inc.», США) в конечном объеме 25 мкл, в том числе 2,5 мкл реакционного буфера (10Х Taq Turbo буфер) («Евроген» Россия), 16,8 мкл Н20, 2,5 мкл dNTPs, 1 мкл смеси праймеров Юпмоль, 0,2 мкл SmartTaq ДНК полимеразы («Диалат Лтд.», Россия), 1 мкл ДНК. Условия температурно-временного режима ПЦР были следующими: начальная денатурация (94 °С в течение 3 мин.); 94 °С в течение 10 е., 61 °С в течение 15 е., 72 °С в течение 45 с. (40 цикла); заключительная элонгация (72 °С в течение 7 мин.).
Очистку ампликонов проводили с использованием набора для очистки ДНК из реакционной смеси и агарозного геля Cleanup-Mini («Евроген» Россия). Секвенирование проводили методом Сэнгера. Выравнивания результатов секвенирования проводили на основе полной последовательности мтДНК (GenBank: NC_006853.1) с использованием программ BioEdit 7.2.
Расчеты и построение филогенетического дерева осуществляли методом максимального правдоподобия в программе MEGA X. Для определения принадлежности исследуемых образцов КРС к известным гаплогруппам из базы NCBI были отобраны последовательности мтДНК крупного рогатого скота, относящиеся к гаплогруппам Tl, Т2, ТЗ, Т4, Т5, Q, Ql, Qla, Q2 Rl, R2, Р, I и С (таблица 2).
Таблица 2. Номера последовательностей известных гаплогрупп КРС Table 2. Sequence numbers of known cattle haplogroups
№ п/п Гаплогруппы № NCBI
1 С KF525852
2 I FJ971088
3 Р MZ901407
4 Q MZ901652
5 Q1 HQ 18403 8
6 Qla HQ 184035
7 Q2 HQ 184033
8 Rl HQ 184040
9 R2 HQ 184045
10 Tl MZ901386
11 Т2 KT184460
12 ТЗ MZ901744
13 Т4 MN200841
14 Т5 MZ901530
Результаты исследования. Для определения наилучших условий амплификации проводили градиентную ПЦР на приборе Labcycler (SensoQuest, Германия). Температура отжига праймеров варьировала от 56 до 67°С. Детекцию результатов ПЦР выполняли в 2% агарозном геле с использованием системы документации на геле Uvitec FireReader V10 imaging System (Cleaver scientific, Великобритания) (рисунки 1, 2). В результате была определена оптимальная температура, которая составила 61 °С.
М +ЮОЬр 56t 57t 581 59t 60t Праймер 61t -1 62t eat 64t 65t 66t 671
Праймер- 2
IV! +ЮОЬр 56t 57t 58t sst eot 61t G2t 63t 64t 65t 66t 67t
Праймер -3
IV! +ЮОЬр 56t 57t 58t 59t 60t 6 It 62t 63t 64t 65t 661 67t
Рисунок 1. Электрофореграмма результатов ПЦР-градиента в 2% агарозном геле трех праймеров. Градиент температур составляет 56-67 °С. М +100 bp - маркер молекулярного веса Figure 1. Electrophoregram of PCR gradient results in a 2% agarose gel of three primers. The temperature gradient is 56-67 °C. M +100 bp - Molecular weight markers
i\yi tinobp 1 2 3 Праи лл ep-1 4 S S 7 8
Праймер- 2
+ ЮОЬ p 2 3 1 5 О ■7 8
П рай лл ер»-3
i\/i +ioobp i 2 3 4 S в 7 8
Рисунок 2. Электрофореграмма результатов ПЦР D-петли мтДНК археологических образцов, состоящей из 3-х пар праймеров, в 2% агарозном геле. М +100 bp - маркер молекулярного веса Figure 2. Electrophoregram of mtDNA D-loop PCR results of archaeological samples consisting of three primer pairs in a 2% agarose gel. M +100 bp - Molecular weight markers
Результаты секвенирования ампликонов, полученных из трех пар праймеров, были выровнены на основе референсной последовательности ОепВапк: ЖМ)06853.1 и соединены между собой (рисунки 3, 4, 5).
NC 006853 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6
1-7 1-8
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6
2-7 2-8
3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7
♦ j i
1 i '
* I »
' 1
' I 1
1 i1
11 I
• I '
• I '
' I.J:
15750 15760 15770 15780 15790 15800 15810 15820 15830 15840 15850 15860
1 AGTCTCACCATCAACCCCCAAAGCTGAAGTTCTATTTAAACTATTCCCTGAACACTATTAATATAGTTCCATAAATAC^
CG. .G.AGC.G. .G.................................................................................
С.CT.GC...GC............... -...........................................-........................
C.CT..G.C.G .C..................................................................................
CT..........................................................................................
GG. . . A . G. С . . GG . . GCA . A . . ...........................................................................
G.TATCCTGT. .T.TCAGGTT. . С. A . . A . ...........................................................................
CGCCAA. G. С . GC. . GA.........-.......................... . , , «........................................
CGC. . A. G. С. . GC. . GCA...............................................................................
NC 006853,1 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6
1-7 1-8
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6
2-7 2-8
3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7
15980 15990 16000 16010 16020 16030 16040 16050 16060 16070 16080 16090
ACATTAATGTAATAAAGACATAATATGTATATAGTACATTAAATTATATGCCCCATGCATATAAGCAAGCACATGACCTCTA1AGCAGTACATAATACATATAATTATTGACTGTACATAATAC
......................................................................TG.
.........................................................T.C ......... G
.........................................................A.....С.....ATGT
.........................................................T.............
..........................................A. A...... GTG
..........................................A...........TTG
..........................................A.A A...... A
..........................................А,С ...... ATGT
.T . TMCWGGTCTA . RGGGTACAT .A..T..........................T..................................................G...
.AGA..................................................T......Y........... ................................G. . .
.AGA..................................................T. . . ............................................ . . .G. . .
.AGA..................................................T..................................................G. . .
.AGA.................. ........................ . . . .____T.................................................,G. . .
.AGA..................................................T..................................................G. . .
.AGA..................................................T..................................................G. . .
.AGA..................................................T..................................................G. . .
GA.M.AG T
TAT .W.TRAT TAT TATTAT TAT TAT
Рисунок 3. Результаты выравнивания последовательности секвенирования, начало первой пары праймеров и начало сиквенса второй пары праймеров Figure 3: Sequence alignment results, the start of the first primer pair and the start of the sequencing of the second primer pair
11|1111|1111|111*|Г111|1111|1111|11Т1|1111|1111|1111|111Г|Г111|1111|1111|*111|1111|1111|1111|1Г11|1111
¡.6240 16250 16260 16270 16200 162S0 16300 16310 16320 16330 16310 TC^eTflTCCAATGAATTTTflCCflGGCiiTCTGGTTCTTTCTTCflGGGCCATCTCflTCTMAflCGGTCCATTCTTTCCTCTTMATAAGACJlTCTCGATGG
1-2 1-3 1-4 1-5 1-6
1-7 1-8
2-1 2-2 2-3 2-4 2- 5
3-1
3-2
S-4. 3-5
3-7
3-S
..........................................................G.CA..TCI.
............................................................ft.RSRAT.7 . : .GJ,
...........................................................TAGGSRA.. '.TSGEA
...........................................................T^G.RRA.. .TCGA
.................................R.R.AT. ,TCGA
. . ,..............................................TAGR. RA.... TCGA
...........................................................ТА.RR.AT. .TCGA
...........................................................TAG.RGR.. ..TCGA
........... . T . TTCTCATCG...........................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTC
. ,TC-TCP. .T.Tfi. ...Y.,.,.,...................... , . .ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTC
. T .MGT. W i TTCAGGKYYW5TCA.GT.WRC.К.............................ACTAATGGCTAATCAGCCCAVGCTC
G.RG.T.......R. -T.TW .....S...........................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTC
•GRGT. .TMGA. . .TS.TCRC.GTC.GCTCAT5T. . .AM.К..................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTC
-TTCRGGTCT . . TCA . T . . . AC....................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTC
...... .T.T........ , ..................................... , , .ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTC
TWSTYWGC. . . GRGGRCTATT .TY.CA.G........................... . . ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTC
КС 006853 1-1 1-2 1-3 1 1
16260 16270 16200 162-90 16300 16310 16320 16330 16310
1 fiATTTTACCAGGCATCTGGTTCTTTCTTCAGGGCCATCTCATCTAAAACGGTCCATTCTTTCCTCTTAAATAAGACATCTCGATGG
it J-
16360
16370
1-0
2-1
2-5
2-6
3-2
3-3
.................................................... , , ,,G,CA, ГСТ . GAw
...................,,,.,......................................A.RSRAT.T.T.GA
.......................................................TAGGSRA..T.TSGG»-
.......................................................TAG.RRA..T.TCGA
........................................................R.R.AT. .TCGA
.............................................................TAGR. RA. .T.T 3GA
.......................................................ТА. RR. AT . . TCGA
.......................................................TAG.RGR....TCGA
. . .S. . .R. .T.TTCTCATCG...........................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTCACACATAACTGTG
. .TC.TCH. .T.TA. . . .Y............................................ACTSATGGCTAATCAGCCCATGCTCACACATAACTGTG
. T . MGT . И . TTCAGGKYIWSTCA . GT. BRC. К..................................ACTAATGGCTAMCAGCCCATGCTCACACATAACTGTG
G.RG.T.......R. -T.TW .....S...........................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTCACACATAACTGTG
GT. . TMGA. . .TS.TCRC. GTC. GCTCATST... ДМ. К..................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTCACACATAACTGTG
-TTCRGGTCT. .TCA.T. . .AC....................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTCACACATAACTGTG
.......R, .T.T.......S...........................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTCACACATAACTGTG
TWSTYWGC. . . GRGGRCTATT.TY.CA.G..........................................ACTAATGGCTAATCAGCCCATGCTCACACATAACTGTG
1-е
Рисунок 4. Результаты выравнивания последовательности секвенирования конца второй пары
праймеров и начало третьей пары праймеров Figure 4: Sequence alignment results of the end of the second primer pair and the beginning
of the third primer pair
^|11lf|TITI | ITIf|liri|llll |I1I1[1ITI | 1Т1Г|111Г|1111| llll | ITITjTITI |iril|llll| llll |IIIT|TITI| ITII|IIII|IIII |llll|1TIT|rill]IIIIj|j
_J 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270
UC 006853.1 САТМТШАА6САТ6САСАТТАСАСТСМТ(ШАСА6САСАТШтТАТИТМЙТССССССТТаТАММТТТСССССТТШТЙТСНССАСИСТТТТМСАСЙСТтСССЖА 1-1 1-2 1-3
1-4
1-6
1-8
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5
2-7
2-8
3-1 ....................................................................M.И.......Y....Y J.....YY.TA.MA.MA
3-2 ..............................................................................................A.CA.Ï1A
3-3 ..............................................................................Y......S......Y.TA.MA.®
3-4 ....................................................................ИШ____И. .Y____YJ. .WYYT.-M.MA. .AGAWYSG-
3-5 ....................................................................МШ____M. .Y,.. .Y J, .fflîY.T... .МММ.A
3-6 ....................................................................M.S____1. .Y____YJ. JATYT--M.MA.MA—-
3-7 ....................................................................MH.. ..1..Y... .Y J. JWYI ЛМ.МА.МА—
3-8 ....................................................................M.K....W..Y....YJ. J.TYI.TA.CA.MA--
Рисунок 5. Результаты выравнивания последовательности секвенирования конца
третьей пары праймеров Figure 5. Results of sequence alignment of the end sequence of the third primer pair
Общая длина фрагмента после выравнивания и объединения результатов секвенирования трех пар праймеров составила 787 п.н., что позволило получить основную часть последовательности (с 1-го по 787 нуклеотид) D-петли мтДНК археологических образцов, расположенной между позициями 15790-220 мтДНК КРС.
Анализ филогенетического дерева (рисунок 6), построенного в программе MEGA X методом ML (максимального правдоподобия) выявил, что все исследуемые образцы были сгруппированы с представителями гаплогрупп ТЗ и Т4, характерных для крупного рогатого скота Центральной и Северной Европы.
94
73
53
4S
79
92
INumS Num6 Num4 92 Num3 Num2 Num1 INum7 Num8
— MN200841 T4
— KT184454 T3
— KT184460 T2 MZ901530 T5
— MZ901386 T1 MZ901652 Q
- HQ 184033 Q2 HQ 184035 Q1a L HQ.184038 Q.1 MZ901407 P
94
- KF525852 С
HQ184040 R1 — HQ184045 R2
FJ971088
0.01
Рисунок 6. Филогенетическое дерево, построенное методом максимального правдоподобия. Цифрами показана статистическая достоверность порядка ветвления, определенная с помощью «bootsti-ар^анализа 100 альтернативных деревьев Figure 6. Phylogenetic tree constructed by the maximum likelihood method. Numbers show the statistical significance of the branching order determined using bootstrap analysis of 100 alternative
trees
• Q2
• Qla
• Q1
• R1
• R2
• С О ТЗ
• T2
• Т4
О Т1
• Р
• Т5
• Q
• AR
Рисунок 7. Медианная сеть гаплотипов крупного рогатого скота на основании последовательности участка D-петли. Цифры в скобках показывают количество
нуклеотидных замен между группами Figure 7. Median network of bovine haplotypes based on the sequence of the D-loop region. Numbers in parentheses show the number of nucleotide substitutions between groups
Анализ медианной сети (рисунок 7) показал кластеризацию археологических образцов вблизи гаплогрупп ТЗ и Т4, на ветви, сформированной гаплотипами, характерными для европейских пород. Тогда как азиатские гаплогруппы I (Bos indiens) и С (Bos primigenius, обнаруженный в Китае) сформировали отдельную ветвь.
Проводимые ранее исследования древних образцов в основном были сосредоточены на амплификации небольших фрагментов мтДНК, гипервариабельных участков D-петли [10]. Исследования древних образцов крупного рогатого скота разных временных эпох, обнаруженных на территории Швейцарии, показали, что большинство из них относилось к общей европейской макрогаплогруппе ТЗ. Однако для образцов периода неолита и бронзового века были выявлены гаплогруппы Т1, Т2, Q и Р. Наименьшее генетическое разнообразие было обнаружено для образцов периода позднего железного века и V-VII веков нашей эры, что может отражать социально-экономические процессы тех времен [11]
Доступность технологий секвенирования позволила получать информацию из полных геномов. Полные митохондриальные геномы образцов крупного рогатого скота возрастом 4000 лет, обнаруженных на территории Северного Китая, были отнесены к гаплогруппе ТЗ. Рост эффективной численности поголовья около 1900 лет назад позволяет предполагать, что крупный рогатый скот мог проникать в Китай по Шелковому пути, проложенному для связи с западной цивилизацией [12].
Выводы. Нами была разработана тест-система на основе 3 пар праймеров, которая позволила амплифицировать из археологических образцов основную часть D-петли мтДНК размером 787 п.н. На основании полученных последовательностей мтДНК может быть определена гаплогрупповая принадлежность археологических образцов, проведено сравнение с современными образцами разных пород крупного рогатого скота.
Таким образом, увеличение общей длины анализируемых фрагментов мтДНК не только позволяет получать информацию о гаплогрупповой принадлежности сложных образцов, но и дает возможность более точно восстанавливать историю и эволюцию видов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Al-Sharif M. et al. (2022) 'DNA polymorphisms of FGFBP1, leptin, к-casein, and asl-casein genes and their association with reproductive performance in dromedary she-camels', Theriogenology, vol. 178, pp.18-29. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2021.11.001.
2. Kasarda R. et al. (2020) 'Fine-scale analysis of six beef cattle breeds revealed patterns of their genomic diversity', Ital. J. Anim. Sei., vol. 19, pp. 1552-1567. DOI: 10.1080/1828051X.2020.1852894.
3. Giantsis I.A. et al. Origin, demographics, inbreeding, phylogenetics, and phenogenetics of Karamaniko breed, a major common ancestor of the autochthonous Greek sheep //Trop. Anim. Health Prod. 2022. -V. 54. -N. 73. DOI: 10.1007/sl 1250-022-03081-2
4. Zhang K., et al. Evolution and domestication of the Bovini species // Animal Genetics.- 2020. -V. 51 (5). -P. 635-843. DOI: 10.1 Ill/age. 12974
5. Sharma R. et al. // Microsatellite and mitochondrial DNA analyses unveil the genetic structure of native sheep breeds from three major agro-ecological regions of India // Sei. Rep. - 2020. -V.10. -N. 20422. DOI: 10.1038/s41598-020-77480-6
6. Galtier N. et al. (2009) 'Mitochondrial DNA as a marker of molecular diversity: a reappraisal', Mol. Ecol., vol. 18, pp. 4541-50. DOI: 10.1111/j.l365-294X.2009.04380.x
7. Kusumaningrum, R., Sutopo S., Kurnianto E. (2020) 'Genetic diversity of Sragen Black Cattle based on D-Loop gene sequencing analysis', Livest. Anim. Res, vol. 18, pp. 124-131. DOI: 10.20961/Iar.vl8i2.42934.
8. Роль митохондриальной ДНК в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний / В. В. Киреева [и др.] // Казанский мед. ж. - 2022. - № 103 (3). - С. 455-466. DOI: 10.17816/KMJ2022-455.
9. Syndercombe Court D. (2021) 'Mitochondrial DNA in forensic use', Emerg. Top. Life Sei. -vol. 5(3), pp. 415-426. DOI: 10.1042/ETLS20210204
10. Ricaut F.X et al. (2006) 'Molecular genetic analysis of 400-year-old human remains found in two Yakut burial sites', A. J. Ph. Anth., vol. 129(1), pp. 55-63, DOI: 10.1002/ajpa.20195.
11. Granado J. et al. (2023) 'The mtDNA D-Loop Legacy of Cattle: Fluctuations in Diversity from the Neolithic to Early Medieval Times in Switzerland', Diversity, vol. 15(5), p. 687. https://doi.org/10.3390/dl5050687.
12. Zhang X. et al. (2021) 'Ancient Mitogenomes Reveal the Domestication and Distribution of Cattle During the Longshan Culture Period in North China', Front Genet., vol. 12, P. 759827. DOI: 10.3389/fgene.2021.759827.
REFERENCES
1. Al-Sharif M. et al. (2022) 'DNA polymorphisms of FGFBP1, leptin, к-casein, and asl-casein genes and their association with reproductive performance in dromedary she-camels', Theriogenology, vol. 178, pp.18-29. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2021.11.001.
2. Kasarda R. et al. (2020) 'Fine-scale analysis of six beef cattle breeds revealed patterns of their genomic diversity', Ital. J. Anim. Sei., vol. 19, pp. 1552-1567. DOI: 10.1080/1828051X.2020.1852894.
3. Giantsis I.A. et al. Origin, demographics, inbreeding, phylogenetics, and phenogenetics of Karamaniko breed, a major common ancestor of the autochthonous Greek sheep // Trop. Anim. Health Prod. 2022. -V. 54. -N. 73. DOI: 10.1007/sl 1250-022-03081-2.
4. Zhang K. et al. (2020) 'Evolution and domestication of the Bovini species', Animal Genetics, vol. 51, no. 5, pp. 635-843. DOI: 10.1 Ill/age. 12974.
5. Sharma R. et al. (2020) 'Microsatellite and mitochondrial DNA analyses unveil the genetic structure of native sheep breeds from three major agro-ecological regions of India', Sei. Rep., vol. 10, no. 20422. DOI: 10.1038/s41598-020-77480-6.
6. Galtier N. et al. (2009) 'Mitochondrial DNA as a marker of molecular diversity: a reappraisal', Mol. Ecol., vol. 18, pp. 4541-50. DOI: 10.1111/j.l365-294X.2009.04380.x
7. Kusumaningrum, R., Sutopo S., Kurnianto E. (2020) 'Genetic diversity of Sragen Black Cattle based on D-Loop gene sequencing analysis', Livest. Anim. Res, vol. 18, pp. 124-131. DOI: 10.20961/1ar.vl8i2.42934.
8. Kireeva, V.V., et al. (2022) 'The role of mitochondrial DNA in the pathogenesis of cardiovascular diseases', Kazan m. J., no. 103(3), pp. 455-466. DOI: 10.17816/KMJ2022-455.
9. Syndercombe Court D. (2021) 'Mitochondrial DNA in forensic use', Emerg. Top. Life Sci. -vol. 5(3), pp. 415-426. DOI: 10.1042/ETLS20210204.
10. Ricaut F.X et al. (2006) 'Molecular genetic analysis of 400-year-old human remains found in two Yakut burial sites', A. J. Ph. Anth., vol. 129(1), pp. 55-63, DOI: 10.1002/ajpa.20195.
11. Granado J. et al. (2023) 'The mtDNA D-Loop Legacy of Cattle: Fluctuations in Diversity from the Neolithic to Early Medieval Times in Switzerland', Diversity, vol. 15(5), p. 687. https://doi.org/10.3390/dl5050687.
12. Zhang X. et al. (2021) 'Ancient Mitogenomes Reveal the Domestication and Distribution of Cattle During the Longshan Culture Period in North China', Front Genet., vol. 12, P. 759827. DOI: 10.3389/fgene.2021.759827.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Маргарет Сержевна Форнара, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник группы генетики и геномики мелкого рогатого скота, Федеральный исследовательский центр животноводства - ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста, пос. Дубровицы, Подольский р-н, Московская обл., Россия; https://orcid.org/0000-0002-8844-177X, SPIN-код: 7830-8548; e-mail: [email protected]. Некруз Фарходович Бакоев, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории ДНК технологий в животноводстве, Федеральный исследовательский центр животноводства - ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста, пос. Дубровицы, Подольский р-н, Московская обл., Россия; https://orcid.org/0000-0001-5495-8191, SPIN-код: 5485-0959; e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Margaret S. Fornara, Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher, Small ruminant genetics and genomics group, L.K. Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry, Dubrovitsy, Podolsk district, Moscow Region, Russia; https://orcid.org/0000-0002-8844-177X, " SPIN-code: 7830-8548; e-mail:
Nekruz F. Bakoev, Cand. Sci. (Agric.), Researcher, Laboratory of DNA technologies in animal husbandry, L.K. Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry, Dubrovitsy, Podolsk district, Moscow Region, Russia; https://orcid.org/0000-0001-5495-8191, SPIN-code: 5485-0959; e-mail: [email protected].
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант.
Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study All authors of this paper have read and approved the final version submitted.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта The authors declare no conflict of interest, интересов.
Поступила в редакцию / Received 19.06.2024 Поступила после рецензирования / Revised 03.09.2024 Принята к публикации / Accepted 04.09.2024
