Ассоциация несинонимичной замены в гене конденсина NCAPG с признаками яйца кур-несушек

Одним из важнейших направлений исследований в области биологии и частной генетики сельскохозяйственных животных является идентификация генов, контролирующих проявление признаков, имеющих значение для практического использования в животноводстве. Для большинства этих признаков характерна широкая вариабельность регуляции экспрессии генов в отдельных локусах, которые называются локусами количественных признаков (QTL). Яйцо домашней птицы вызывало научный интерес на протяжении десятилетий в связи с его важностью для воспроизводства птицы, а также широкого применения в фармацевтической, косметической и пищевой промышленности. Выведение линий кур и кроссов является необходимым этапом для получения заданных признаков качества яйца. Результаты данной работы рекомендуется использовать при создании систем молекулярных маркеров для маркерной селекции несушек и получения новых линий и кроссов несушек с большей массой яйца. По сравнению с существующими традиционными системами селекции несушек по этому признаку маркерная селекция позволит исключить оценку генотипа петухов по потомству, что даст возможность существенно сократить время селекционной работы. Система маркеров будет представлять собой набор праймеров для выявления аллелей генов, оказывающих существенное влияние на указанный признак. Применение высокоэффективных систем молекулярных маркеров для прямой селекции по признакам яйца домашней курицы позволит добиться существенного прогресса в биотехнологии домашней птицы, избежать необходимости приобретения аналогичных систем зарубежного производства. В результате проведенной работы исследовали влияние гена конденсина NCAPG на признаки качества яйца домашней курицы. Обнаружены ассоциации аллелей SNP-маркера rs14491030, локализованного в экзоне 8 гена NCAPG, с признаком «вес яйца», p < 0,001, а также с упругой деформацией скорлупы яйца, р < 0,026. Выявлено, что однонуклеотидная несинонимичная замена аллеля A на G приводит к достоверному увеличению веса яйца. Этот маркер может быть рекомендован для использования в селекции кур-несушек. Расчеты относительной приспособленности генотипов SNP-маркера rs14491030 свидетельствуют в пользу естественного отбора гетерозигот. Полученные результаты обсуждаются в связи с ролью комплекса конденсина I в компактизации хроматина и сегрегации хромосом.

1. Айала Ф. Введение в популяционную генетику. М.: Мир, 1984.

2. Eberlein A., Takasuga A., Setoguchi K., Pfuhl R., Flisikowski K., Fries R., Klopp N., Furbass R., Weikard R., Kuhn C. Dissection of genetic factors modulating fetal growth in cattle indicates a substantial role of the non-SMC condensin I complex, subunit G (NCAPG) gene. Genetics. 2009;183(3):951-964.

3. Goraga Z.S., Nassar M.K., Brockmann G.A. Quantitative trait segregating in crosses between New Hampshire and White Leghorn chicken lines: I. egg production traits. Anim. Genet. 2011;43:183-189.

4. Hirano T. Condensins: Organizing and segregating the genome. Curr. Biol. 2005;15:265-275.

5. Hirano T. At the heart of the chromosome: SMC proteins in action. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2006;7:311-322.

6. Hirano T., Kobayashi R., Hirano M. Condensins, chromosome condensation protein complexes containing XCAP-C, XCAP-E and a Xenopus homolog of the Drosophila Barren protein. Cell. 1997;89: 511-521.

7. Kim J.H., Zhang T., Wong N.C., Davidson N., Maksimovic J., Oshlack A. Condensin I associates with structural and gene regulatory regions in vertebrate chromosomes. Nat. Commun. 2013;4:2537.

8. Lindholm-Perry A.K., Sexten A.K., Kuehn L.A., Smith T.P., King D.A., Shackelfold S.D., Wheeler T.I., Ferrel C.L., Jenkins T.G., Snelling W.M., Freetly H.C. Association, effects and validation of polymorphisms within the NCAPG – LCORL locus located on BTA6 with feed intake, gain, meat and carcass traits in beef cattle. BMC Genetics. 2011;12:103.

9. Necsulea A., Kaessmann H. Evolutionary dynamics of coding and noncoding transcriptomes. Annu. Rev. Genet. 2014;15:734-748.

10. Neuwald A.F., Hirano T. HEAT repeats associated with condensins, cohesins and other chromosome-related complexes. Genome. 2000;10: 1445-1452.

11. Pryce J.E., Hayes B.J., Bolorman S., Goddard M.E. Polymorphic regions affecting human height also control stature in cattle. Genetics. 2011;187:981-984.

12. Sasaki O., Odawara S., Takahashi H., Nirasava K., Oyamada Y., Yamamoto R., Ishi K., Nagamine Y., Takeda H., Kobayashi E., Furukawa T. Genetic mapping of quantitative trait loci affecting body weight, egg character and egg production in F2 intercross chickens. Anim. Genet. 2004;35:188-194.

13. Schreiweis M.A., Hester P.Y., Settar P., Moody D.E. Identification of quantitative trait loci associated with egg quality, egg production, and body weight in F2 resource population of chickens. Anim. Genet. 2005;37:106-112.

14. Setoguchi K., Furata M., Hirano T., Nagao T., Watanabe T., Sugimoto Y., Takasuga A. Cross-breed comparisons identified a critical 591- kb region for bovine carcass weight QTL (CW-2) on chromosome 6 and the Ile-442-Met substitution in NCAPG as a positional candidate. BMC Genetics. 2009;10:43.

15. Signer-Hasler H., Flury C., Haase B., Simianer H., Leeb T., Rieder S. А genome-wide association study reveals loci influencing height and other conformation traits in horses. J. Pone. 2012; 7(5):372-382.

16. Sutani T., Yuasa T., Tomonaga T., Dohmae N., Takio K., Yanagida M. Fission yeast condensin complex: Essential roles of non-SMC subunits for condensation and cdc2 phosphorylation of Cut3/SMC4. Genes Dev. 1999;13:2271-2283.

17. Tuiskula-Haavisto M., Honkatukia M., Vilkki J. Mapping of quantitative trait loci affecting quality and production traits in egg layers. Poultry Sci. 2002;81:919-927.

18. Weikard R., Almaier E., Suhre K., Weinberg K.M., Hammon H.M., Albreecht E., Setoguchi K., Takasuga A., Kuhn C. Metabolomic profiles indicate distinct physiological pathways affected by two loci with major divergent effect on Bos Taurus growth and lipid deposition. Physiol. Genomic. 2010;42A(2):79-88.

19. Weller J.I. Quantitative trait loci analysis in animals, second edition. L.: CABI Publ., 2012.

20. Wolc A., Arango J., Settar P., Fulton J.E., O’Sullivan N.P., Preisinger R., Habier D., Fernando R., Garrick D.J., Hill W.G., Dekkers J.C. Genome – wide association analysis and genetic architecture of egg weight and egg uniformity in layer chickens. Аnimal Genetics. 2012;43:87-96.

21. Wood A.J., Severson A.F., Meyer B.J. Condensin and cohesin complexity: The expanding repertoire of functions. Nat. Rev. Genet. 2010; 11:391-404.

22. Wu G., Bazer F.W., Davis T.A., Kim S.W., Li P., Rhoads J.M., Smith S.B., Spencer T.E., Yin Y. Arginine metabolism and nutrition in growth, health and disease. Amino Acids. 2009;37(1):153-168.

23. Xing H., Vanderford N.L., Sarge K.D. The TBP-PP2A mitotic complex bookmarks genes by preventing condensin action. Nat. Cell Biol. 2008;10:1318-1323.