doi: 10.15389/agrobiology.2017.6.1157rus
УДК 636.32/.38:636.082.12:577.21
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 14-36-00039 (устойчивость к атипичной Скрепи) и Федерального агентства научных организаций, тема № 0600-2014-0004.3. В проведении исследований использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» (ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста).
ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЛЕЛОФОНДА РОМАНОВСКОЙ ПОРОДЫ
ОВЕЦ ПО ГЕНУ ПРИОНОВОГО БЕЛКА, АССОЦИИРОВАННОГО
С ГЕНЕТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К СКРЕПИ
Е.А. ГЛАДЫРЬ1, Т.Е. ДЕНИСКОВА1, В.А. БАГИРОВ1, О.В. КОСТЮНИНА1,
Н.Н. МАКАРОВА2, Г. БРЕМ1, 3, Н.А. ЗИНОВЬЕВА1
Романовская порода — уникальная аборигенная порода, разводящаяся в России и относящаяся к группе северных короткохвостых овец. Она известна во всем мире благодаря полиэстричности, феноменальной плодовитости (до 10 ягнят) и непревзойденному качеству овчин. Генофонд породы активно используется для создания новых типов современных многоплодных овец и рассматривается как важный генетический резерв для овцеводства будущего. Устойчивость к заболеваниям — важнейший селекционный признак овец. Губчатая энцефалопатия овец, известная также под названием скрепи, способна нанести серьезный экономический ущерб овцеводству. Это фатальное нейродегенеративное заболевание овец и коз, относящееся наряду с губчатой энцефалопатией крупного рогатого скота (BSE) к классу трансмиссивных губчатых энцефалопатий (TSE). С резистентностью или чувствительностью овец к классической скрепи ассоциировано три полиморфизма в аминокислотных кодонах 136 (A/V), 154 (R/H) и 171 (R/Q/H) гена прионового белка PRPN. В зависимости от генотипа по PRNPразличают пять классов генетической устойчивости к скрепи (G1-G5). Желательным с точки зрения устойчивости считается гаплотип ARR. Вместе с тем открытие атипичной скрепи (Nor98) показало возможность передачи BSE животным различных классов устойчивости, включая G1 (генотип ARR/ARR). Показана роль аминокислотной замены L/F в позиции 141 в обеспечении устойчивости к атипичной скрепи. Целью настоящей работы было исследование аллелофонда овец романовской породы (Ovisaries) по гену PRNP, ассоциированному с устойчивостью как к классической, так и атипичной формам скрепи. Материалом для исследований служили пробы ткани 364 клинически здоровых животных романовской породы, представляющих три современные популяции Ярославской области и одну популяцию, интродуцированную для разведения в Камчатский край. Геномную ДНК выделяли с использованием колонок фирмы Nexttec («Nexttec Biotechnologie GmbH», Германия). Идентификацию аллелей в кодонах 136 (A/T/V), 141 (L/F), 154 (R/H) и 171 (Q/R/H/K) выполняли посредством пиросеквенирования на приборе PSQ96MA («Quiagen», США). Показано наличие в романовской породе четырех гаплотипов 136/154/171 (ARR, ARQ, AHQ и VRQ) и девяти генотипов PRNP(ARR/ARR, ARR/ARQ, ARR/AHQ, ARQ/ARQ, AHQ/ARQ, AHQ/AHQ, ARR/VRQ, VRQ/AHQ и ARQ/VRQ), относящихся ко всем пяти классам генетической устойчивости к классической скрепи. Наиболее распространенным оказался гаплотип «дикого» типа ARQ (от 0,704 до 0,933) и генотип ARQ/ARQ (класс устойчивости G3). Во всех группах выявлен желательный гаплотип ARR, частота которого варьировала от 0,022 до 0,089 и в среднем составляла 0,066. Нежелательный гаплотип VRQ встречался в трех из четырех исследованных групп, при этом его частота была относительно низкой — от 0,011 до 0,022. Исследование полиморфизма PRNPпо четырем кодонам136/141/154/171выявило наличие 5 гаплотипов — ALRR, ALRQ, ALHQ, VLRQ, AFRQ и 10 генотипов. Обнаружено одно животное, несущее «чувствительный» к атипичной скрепи аллель F в позиции 141 PRNP (генотип VLRQ/AFRQ), что соответствует частоте встречаемости аллеля 0,001. Полученные данные найдут применение при разработке программ селекции романовской породы овец, а также при стратегическом планировании мероприятий по сохранению популяционно-генетического разнообразия этой уникальной российской северной короткохвостой овцы.
Ключевые слова: ген прионового протеина (PRNP), аллелофонд, романовская порода овец, генетическая устойчивость, скрепи.
E.A. Gladyr1, T.E. Deniskova1, V.A. Bagirov1, O.V. Kostyunina1,
N.N. Makarova2,
G. Brem1, 3, N.A. Zinovieva1
The Romanov is a unique indigenous sheep breed of Russia, belonging to the group of Northern short-tailed sheep. The breed is known all over the world, due to out-of-season breeding ability, phenomenal fecundity (up to 10 lambs) and unsurpassed quality of sheepskins. Presently the gene pool of the breed is actively involved in creation of new types of modern prolific sheep and it is considered as an important genetic reserve for the sheep breeding of the future. Diseases resistance is the most important selection trait in sheep. One of the diseases which can cause serious economic loses is spongiform encephalopathy of sheep, also known as scrapie. Scrapie is a fatal neurodegenerative disease of sheep and goats, belonging to the class of transmissible spongiform encephalopathies (TSE), which also includes bovine spongiform encephalopathy (BSE). Three polymorphisms in amino acid codons 136 (A/V), 154 (R/H), and 171 (R/Q/H) of the PRPN gene are associated with resistance or susceptibility of sheep to classical scrapie. Depending on the PRNP genotype, there are five classes of genetic sustainability to Scrapie (G1-G5). The ARR allele is desirable regarding the resistance to scrapie. However, discovery of atypical scrapie (Nor98) showed a possibility of transmitting BSE to animals of different sustainability classes, including G1 (ARR/ARR genotype). It is shown, that L/F amino acid substitution at position 141 provides resistance to atypical scrapie. The aim of our work was to study the allele pool of the Romanov sheep by the PRNP gene, associated with sustainability to both classical and atypical forms of scrapie. The material for the work was tissue samples of 364 clinically healthy Romanov animals including three modern populations of the Yaroslavl region and one population introduced for breeding in the Kamchatka. Genomic DNA was isolated using the Nexttec columns (Nexttec Biotechnologie GmbH, Germany). Identification of the alleles in the codons 136 (A/T/V), 141 (L/F), 154 (R/H) and 171 (Q/R/H/K) was performed by pyrosequencing on the PSQ96MA device (Quiagen, USA). We found four alleles, 136/154/171 — ARR, ARQ, AHQ and VRQ, and nine haplotypes of PRNP as ARR/ARR, ARR/ARQ, ARR/AHQ, ARQ/ARQ, AHQ/ARQ, AHQ/AHQ, ARR/VRQ, VRQ/AHQ and ARQ/VRQ, relating to all five classes of genetic sustainability to the classical Scrapie. The allele of wild type ARQ (the frequency from 0.704 to 0.933) and the genotype ARQ/ARQ (sustainability class G3) were the prevalent. In all the studied groups, a desirable ARR allele was identified with frequencies varied from 0.022 to 0.089 and averaged 0.066. The undesirable VRQ allele was found in three of the four groups, while its frequency was relatively low — from 0.011 to 0.022. The study of the PRNP polymorphism by four codons 136/141/154/171 revealed the presence of five different alleles — ALRR, ALRQ, ALHQ, VLRQ, AFRQ and ten genotypes. We detected an animal carrying a sensitive to the atypical scrapie allele F at position 141 of PRNP (genotype VLRQ/AFRQ) with the allele frequency of 0.001. The results will be applied in the development of breeding programs for Romanovs, as well as in strategic planning of conservation of the genetic diversity of this unique Russian Northern short-tailed sheep.
Keywords: prion protein gene (PRNP), allele pool, the Romanov sheep, genetic sustainability, scrapie.
1ФГБНУ Федеральный научный центр |
Поступила в редакцию |
