CC BY
22BIOLOGICAL SCIENCES
УСТОЙЧИВОСТЬ К ВИРУСУ ЛЕЙКОЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ГОЛШТИНСКОЙ И РОССИЙСКОЙ ЧЁРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОД НА ОСНОВЕ АЛЛЕЛЕЙ ГЕНА BOLA-DRB3
Лазебная И.В.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, ведущий научный сотрудник
Москва, Российская Федерация
RESISTANCE TO BOVINE LEUKEMIA VIRUS IN HOLSTEIN AND RUSSIAN BLACK-AND-WHITE BREEDS BASED ON BOLA-DRB3 GENE ALLELES
Lazebnaya I.
Institute of General Genetics of Russian Academy of Sciences, leader scientist
Moscow, Russian Federation
АННОТАЦИЯ
На основе опубликованных данных проведен сравнительный популяционный анализ внутрипородной генетической изменчивости голштинской и российской черно-пестрой пород крупного рогатого скота на основе аллелей гена BOLA-DRB3, ассоциированных с устойчивостью к заболеванию лейкозом, вызываемым вирусом лейкоза крупного рогатого скота. Установлена суммарная частота аллелей устойчивости (*11, *23, *28) исследованного гена к данному заболеванию у названных пород, которая составила у голштинской породы 0,18, у черно-пестрой - 0,29, что наряду с другими признаками, является важной характеристикой пород. Доля животных, устойчивых к заболеванию лейкозом составила 0,308 и 0,445, соответственно (p < 0,01).
ABSTRACT
Based on the published data, a comparative population analysis of the intrabreed genetic variability of the Holstein and Russian Black-and-White cattle breeds based on the BOLA-DRB3 gene alleles associated with resistance to leukemia caused by the bovine leukemia virus was carried out. The total frequencies of resistance alleles (* 11, * 23, * 28) were 0,18 in the Holstein breed, and 0,29 in the Russian Black-and-White breed, which, along with other traits, is important characteristics of the breeds. The proportion of animals resistant to leukemia was estimated as 0,308 and 0,445, respectively (p <0.01).
Ключевые слова: крупный рогатый скот, голштинская порода, черно-пестрая порода, ген BOLA-DRB3, аллели устойчивости к вирусу лейкоза крупного рогатого скота.
Keywords: сattle, Holstein breed, Black and White breed, BOLA-DRB3 gene, resistance alleles to bovine leukemia virus (BLV).
Вирус лейкоза крупного рогатого скота (ВЛКРС) является онкогенным ретровирусом, вызывающим у инфицированных животных лимфос-аркому или лимфоцитоз (около 5% и 30%, соответственно, от зараженных) [1, 256]. Типичными способами распространения вируса в животноводстве являются прямые контакты животных, через кровь зараженного животного и непастеризованное молоко инфицированной коровы. Вирус в основном проникает в B-лимфоциты и встраивается в геном зараженных клеток переходя в стадию провируса. Вирус лейкоза крупного рогатого скота наносит значительный экономический ущерб за счет выбраковки больных животных, высокой подверженности носителей вируса к маститу, заболеваниям суставов и копыт.
Ген BOLA-DRB3 (NCBI, Gene ID: 282530, 23q21) рассматривают как один из самых полиморфных генов главного комплекса гистосовмести-мости, обеспечивающий устойчивость к лейкозу, вызванному вирусом лейкоза крупного рогатого скота (bovine leukemia virus - BLV). BOLA-DRB3
входит в группу DR генов второго класса комплекса лейкоцитарных антигенов крупного рогатого скота. Группа DRB представлена тремя генами, из которых только DRB3 является функциональным геном. К настоящему времени определено более 130 аллелей этого гена [2, 356]. Второй экзон гена BOLA-DRB3 кодирует экстрацеллюлярный домен белка, изменчивость которого обеспечивает ан-тиген-презентирующим клеткам, В - лимфоцитам, дендритным клеткам и макрофагам, пластичность иммунного ответа по отношению к широкому кругу патогенов. Установлено, что именно аллели гена BOLA-DRB3 ассоциированы с устойчивостью и восприимчивостью к развитию заболеваний, вызванных вирусом лейкоза крупного рогатого скота. Наиболее известными аллелями устойчивости к вирусу лейкоза крупного рогатого скота (ВЛКРС) являются *11, *23, *28 аллели гена BOLA-DRB3, восприимчивости - *8, *16, *22, *24. Их частота у разных пород варьирует [2, с. 356], как и суммарная частота аллелей в этих группах, что имеет наиболь-
Босш^ of Бигоре # 86, (2022)
9
шее значение. Между тем, внутрипородное сравнение этих показателей, как и межпородное позволяет оценить потенциал породы в отношении устойчивости к заболеванию лейкозом у крупного рогатого скота. Несмотря на множество исследований в этой области, сравнению пород российской и зарубежной селекции уделено недостаточное внимание.
Целью данной работы являлся сравнительный анализ межпородной изменчивости аллелей гена БОЬЛ-ВКБ3, ассоциированных с устойчивостью к вирусу лейкоза крупного рогатого скота на основе опубликованных данных.
Материалы и методы
Использованы опубликованные данные по ал-лельным частотам фрагмента второго экзона гена БОЬЛ-БЯБЗ, размером 284 пар оснований, идентифицированного ПЦР-ПДРФ методом [3, с. 456], у голштинской породы крупного рогатого скота из Ирана (четыре выборки) и США (две выборки) [4, с. 2674], а также российской черно-пестрой породы (четыре выборки) [5, а 229, 231). На их основе рассчитаны суммарные частоты аллелей устойчивости (*11, *23, *28) к вирусу лейкоза крупного рогатого
скота в каждой выборке рассматриваемых пород, ожидаемые численности гомозиготных и гетерозиготных генотипов по аллелям устойчивости и установлена доля животных с фенотипом устойчивости к ВЛКРС. Сравнение пород по представленности суммарной частоты аллелей устойчивости проведено с помощью точного теста Фишера в программе Statistica 10.0.
Результаты
Рассчитанные суммарные частоты аллелей гена БОЬЛ-БКБЗ, ассоциированных с устойчивостью к вирусу лейкоза КРС (*11, *23, *28) представлены на диаграмме (рисунок 1). Наблюдается значительное варьирование данного показателя как у голштинской породы (0,119 - 0,332), так и у российской черно-пестрой (0,148 - 0,371). Несмотря на сходный интервал варьирования суммарной частоты аллелей чувствительности к вирусу лейкоза крупного рогатого скота у этих пород, среднее значение для пород достоверно различается (Р < 0,01) и составляет у голштинской породы 0,184, у российской черно-пестрой - 0,295.
Рисунок 1. Частота аллелей устойчивости к вирусу лейкоза крупного рогатого скота в выборках голштинской и российской черно-пестрой пород. Обозначения: Н- голштинская порода, Б-Ш-российская черно-пестрая порода; число соответствует выборке.
0,6
H1 H2 H3 H4 H5 H6 B-W1 B-W2 B-W3 B-W4
Рисунок 2. Частота устойчивых к лейкозу животных в выборках крупного рогатого скота голштинской и российской черно-пестрой пород. Обозначения выборок как на рисунке 2.
Известно, что аллели устойчивости к вирусу лейкоза доминируют над остальными аллелями гена BOLA-DRB3 и способны защитить животное от заболевания, как в сочетании с нейтральными аллелями, так и аллелями восприимчивости, поэтому важно учитывать не только частоту аллелей устойчивости, но и долю устойчивых генотипов. Поскольку в представленных работах такие данные не были приведены, нами были рассчитаны ожидаемые численности гомозиготных генотипов по аллелям устойчивости, а также гетерозиготных генотипов двух типов, которые названы выше. Установлена частота животных с генотипами, обеспечивающими устойчивость к вирусу лейкоза крупного рогатого скота в исследованных выборках обоих пород (диаграмма на рисунке 2), а также определено, что доля устойчивых к данному заболеванию животных находится у голштинской породы в пределах от 0,215 до 0,492, у российской черно-пестрой породы от 0,267 до 0,534. В среднем этот показатель в рассматриваемых группах выборок исследованных пород равен 0,308 и 0,445, соответственно. Данные различия являются значимыми (p < 0,01).
Данные результаты свидетельствуют о более высоких средних суммарных частотах аллелей гена BOLA-DRB3, обеспечивающих устойчивость к вирусу лейкоза КРС, у российской черно-пестрой породы по сравнению с голштинской породой. Это отражается и на доле устойчивых к вирусу лейкоза животных, которая также выше у черно-пестрой породы и составляет 45% в исследованной группе выборок, в то время как у голштинской породы -только 31%. В промышленных масштабах финансовые потери за счет выбраковки больных животных и дополнительных ветеринарных затрат, риска заражения здорового поголовья может быть значительным. Учет данных генетических параметров необходим как при выборе пород, так и конкретных
стад для оценки перспектив их использования. Полученные данные представляют внутри- и межпородную генетическую характеристику пород по иммунологической устойчивости к заболеванию вирусом лейкоза и могут быть полезными при разработке стратегии селекции данных пород.
Работа выполнена в рамках темы 'Генетические технологии в биологии, медицине, сельскохозяйственной и природохозяйственной деятельности", номер госзадания №0112-2019-0002.
Литература
1. Kabeya H.; Ohashi K.; Oyunbileg N.; Nagaoka Y.; Aida Y.; Sugimoto C.; Yokomizo Y.; Onuma M. Up-regulation of tumor necrosis factor alpha mRNA is associated with bovine-leukemia virus (BLV) elimination in the early phase of infection // Vet. Immunol. Im-munopathol. 1999. 68, P. 255-265.
2. Lazebnaya I.V., Perchun A.V., Lazebny O.E. Intrabreed and interbreed variation of the BOLA-DRB3.2 gene in the Kostroma and Yaroslavl indigenous Russian cattle breeds // Immunogenetics. 2020. 72, P. 355-366.
3. Ruzina M.N., Shtyfurko T.A., Mohammadabadi M.R., Gendzhieva O.B., Tsedev T., Sulimova G.E. Polymorphism of the BOLA-DRB3 gene in the Mongolian, Kalmyk, and Yakut cattle breeds // Russ. J. Genet. 2010. 46, P. 456-463.
4. Nassiry M.R., Sadeghi B., Tohidi R., Afshari J.T., Khosravi M. Comparison of bovine lymphocyte antigen DRB3.2 allele frequencies between two subpopulations of Iranian Holstein cattle // African Journal of Biotechnology. 2008. 7, P. 2671-2675.
5. Смазнова И.А., Козлов А.Л., Заякин В.В., Нам И.Я. Аллельный полиморфизм гена BoLA-DRB3 в стадах крупного рогатого скота брянской области. Вестник Брянского государственного университета: Точные и естественные науки. номер 4. - Брянск: РИО БГУ, 2010. - 262с.
