Ассоциация двух миссенс-мутаций в генах MSS51 и KAT6B с массой тела в разном возрасте у коров ярославской породы

   Ярославская порода крупного рогатого скота – отечественная порода молочного направления продуктивности, выведенная в XIX в. на основе северного великорусского скота, адаптированного к суровому климату и скудному рациону. Ранее у животных этой породы мы обнаружили две высокочастотные почти породоспецифичные миссенс-мутации в генах MSS51 (Ala415Glu) и KAT6B (Val105Met), которые имели отрицательную связь с массой тела на выборке из 30 животных.

   Целью работы было подтверждение ассоциации миссенс-мутаций в генах MSS51 и KAT6B, а также мутантного гаплотипа, содержащего обе мутации, с живой массой в разном возрасте у коров ярославской породы на расширенной выборке животных.

   Мы генотипировали 113 коров по вышеупомянутым миссенс-вариантам и на объединенной с предыдущими данными выборке в 143 животных провели анализ ассоциаций с живой массой в возрасте 0, 6, 10, 12, 15 и 18 мес. с использованием линейной регрессии и однофакторного дисперсионного анализа. С помощью линейной регрессии для мутации в гене KAT6B были выявлены значимые ассоциации с живой массой в возрасте 6, 12 и 18 мес. Мутация в гене MSS51 была ассоциирована с живой массой в возрасте 6, 12, 15 и 18 мес. Гаплотип с обеими мутациями был ассоциирован с живой массой во всех возрастах, от 6 до 18 мес. включительно. По результатам однофакторного дисперсионного анализа значимые ассоциации живой массы с генотипами по мутации в гене KAT6B были обнаружены только в возрасте 6 мес. Для мутации в гене MSS51, как и для мутантного гаплотипа, ассоциации имелись в возрасте 6, 12, 15 и 18 мес. В обоих статистических тестах наибольшей значимости достигла ассоциация не с отдельными вариантами, а с мутантным гаплотипом. Полученные данные могут быть использованы при селекции для производства говядины за счет откормочного контингента молодняка, а также помесей ярославской породы с быками мясных пород.

1. Abdelmanova A.S., Kharzinova V.R., Volkova V.V., Mishina A.I., Dotsev A.V., Sermyagin A.A., Boronetskaya O.I., Petrikeeva L.V., Chinarov R.Y., Brem G., Zinovieva N.A. Genetic diversity of historical and modern populations of Russian cattle breeds revealed by microsatellite analysis. Genes (Basel). 2020;11(8):940. https://doi.org/10.3390/genes11080940

2. Bergamasco M.I., Abeysekera W., Garnham A.L., Hu Y., Li-Wai-Suen C.S.N., Sheikh B.N., Smyth G.K., Thomas T., Voss A.K. KAT6B is required for histone 3 lysine 9 acetylation and SOX gene expression in the developing brain. Life Sci Alliance. 2024a;8(2): e202402969. https://doi.org/10.26508/lsa.202402969

3. Bergamasco M.I., Vanyai H.K., Garnham A.L., Geoghegan N.D., Vogel A.P., Eccles S., Rogers K.L., Smyth G.K., Blewitt M.E., Hannan A.J., Thomas T., Voss A.K. Increasing histone acetylation improves sociability and restores learning and memory in KAT6B-haploinsufficient mice. J Clin Invest. 2024b;134(7):e167672. https://doi.org/10.1172/JCI167672

4. Burmistrov V.A., Pogosyan G.A., Asianin V., Golubeva A.I. Cross-breeding to thorough-bred Galloway bulls improves beef-making qualities of cattle bred in the Yaroslavl region. Molochnoye i Myasnoye Skotovodstvo = Dairy and Meat Cattle Breed. 2013;7:17-19 (in Russian)

5. Chen S., He T., Chen J., Wen D., Wang C., Huang W., Yang Z., Yang M., Li M., Huang S., Huang Z., Zhu H. Betaine delays age-related muscle loss by mitigating Mss51-induced impairment in mitochondrial respiration via Yin Yang1. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2024;15(5):2104-2117. https://doi.org/10.1002/jcsm.13558

6. Colombi D., Perini F., Bettini S., Mastrangelo S., Abeni F., Conte G., Marletta D., Cassandro M., Bernabucci U., Ciampolini R., Lasagna E. Genomic responses to climatic challenges in beef cattle : a review. Anim Genet. 2024;55(6):854-870. https://doi.org/10.1111/age.13474

7. Curone G., Filipe J., Cremonesi P., Piccioli-Cappelli F., Trevisi E., Amadori M. Relevance of the dairy cow biodiversity in the development of a profitable and environmentally sustainable livestock. CABI Rev. 2019;14:1-11. https://doi.org/10.1079/PAVSNNR201914024

8. Dmitriev N.G., Ernst L.K. Animal Genetics Resources of the USSR. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1989

9. FAO. Status and Trends of Animal Genetic Resources. Rome: Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture, 2024

10. Gonzalez Y.I.R., Moyer A.L., LeTexier N.J., Bratti A.D., Feng S., Sun C., Liu T., Mula J., Jha P., Iyer S.R., Lovering R.M., O’Rourke B., Noh H.L., Suk S., Kim J.K., Essien Umanah G.K., Wagner K.R. Mss51 deletion enhances muscle metabolism and glucose homeostasis in mice. JCI Insight. 2019;4(20):e122247. https://doi.org/10.1172/jci.insight.122247

11. Iso-Touru T., Tapio M., Vilkki J., Kiseleva T., Ammosov I., Ivanova Z., Popov R., Ozerov M., Kantanen J. Genetic diversity and genomic signatures of selection among cattle breeds from Siberia, eastern and northern Europe. Anim Genet. 2016;47(6):647-657. https://doi.org/10.1111/age.12473

12. Kochetkov A.A. Use of world and Russian breed resources of beef cattle to increase the production of high-quality meat in the North Caucasus and the central zone of Russia: Dr. (Agricultural Sci.) Dissertation. 2011 (in Russian)

13. Korenev M.M., Furaeva N.S., Khrustaleva V.I., Ursol A.Yu., Vorobyova S.S., Konovalov A.V., Kosyachenko N.M., Ilyina A.V., Muratova N.S., Gvazava D.G., Tarasenkova N.A., Malyukova M.A. Breeding Measures for the Preservation and Improvement of the Yaroslavl Cattle Breed for 2013-2020. Yaroslavl: Kantsler Publ., 2013 (in Russian)

14. Lu G., Moriyama E.N. Vector NTI, a balanced all-in-one sequence analysis suite. Brief Bioinform. 2004;5(4):378-388. https://doi.org/10.1093/bib/5.4.378

15. Monoenkov M.I. Yaroslavl Breed of Cattle. Yaroslavl, 1974 (in Russian)

16. Moyer A.L., Wagner K.R. Mammalian Mss51 is a skeletal muscle-specific gene modulating cellular metabolism. J Neuromuscul Dis. 2015;2(4):371-385. https://doi.org/10.3233/JND-150119

17. Ota M., Fukushima H., Kulski J.K., Inoko H. Single nucleotide polymorphism detection by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism. Nat Protoc. 2007;2(11):2857-2864. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.407

18. Purcell S., Neale B., Todd-Brown K., Thomas L., Ferreira M.A.R., Bender D., Maller J., Sklar P., de Bakker P.I.W., Daly M.J., Sham P.C. PLINK: a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses. Am J Hum Genet. 2007;81(3):559-575. https://doi.org/10.1086/519795

19. Ruvinskiy D., Igoshin A., Yurchenko A., Ilina A.V., Larkin D.M. Resequencing the Yaroslavl cattle genomes reveals signatures of selection and a rare haplotype on BTA28 likely to be related to breed phenotypes. Anim Genet. 2022;53(5):680-684. https://doi.org/10.1111/age.13230

20. Sambrook J., Russell D.W. The Condensed Protocols from Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor, 2006

21. Tamarova R.V. Will we save our Yaroslavl wet nurse? On the 140^th anniversary of the creation of the Yaroslavl breed. Vestnik APK Verkhnevolzh’ya = Agroindustrial Complex of Upper Volga Region Herald. 2009;3(7):20-23 (in Russian)

22. van der Heide E.M.M., Lourenco D.A.L., Chen C.Y., Herring W.O., Sapp R.L., Moser D.W., Tsuruta S., Masuda Y., Ducro B.J., Misztal I. Sexual dimorphism in livestock species selected for economically important traits. J Anim Sci. 2016;94(9):3684-3692. https://doi.org/10.2527/jas.2016-0393

23. Ye J., Coulouris G., Zaretskaya I., Cutcutache I., Rozen S., Madden T.L. Primer-BLAST: a tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction. BMC Bioinformatics. 2012;13:134. https://doi.org/10.1186/1471-2105-13-134

24. Yudin N.S., Larkin D.M. Whole genome studies of origin, selection and adaptation of the Russian cattle breeds. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov J Genet Breed. 2019;23(5):559-568. https://doi.org/10.18699/VJ19.525 (in Russian)

25. Yurchenko A., Yudin N., Aitnazarov R., Plyusnina A., Brukhin V., Soloshenko V., Lhasaranov B., Popov R., Paronyan I.A., Plemyashov K.V., Larkin D.M. Genome-wide genotyping uncovers genetic profiles and history of the Russian cattle breeds. Heredity (Edinb). 2018;120(2):125-137. https://doi.org/10.1038/s41437-017-0024-3

26. Zhang L.X., Lemire G., Gonzaga-Jauregui C., Molidperee S., Galaz-Montoya C., Liu D.S., Verloes A., … Bamshad M.J., Lee B.H., Yang X.-J., Lupski J.R., Campeau P.M. Further delineation of the clinical spectrum of KAT6B disorders and allelic series of pathogenic variants. Genet Med. 2020;22(8):1338-1347. https://doi.org/10.1038/s41436-020-0811-8

27. Zhu L., Lv L., Wu D., Shao J. KAT6B genetic variant identified in a short stature chinese infant: a report of physical growth in clinical spectrum of KAT6B-related disorders. Front Pediatr. 2020;8:124. https://doi.org/10.3389/fped.2020.00124