Контрольные вопросы:

1. Какие гены являются генами-маркерами молочной продуктивности?

2. Сколько аллелей описано у гена каппа-казеина?

3. Какую из аллелей гена bCSN3 можно использовать в качестве маркера

молочной продуктивности?

1. С какими показателями молочной продуктивности связан полиморфизм

ген каппа-казеина?

1. Где локализован ген каппа-казеина?

1.2.2 Полиморфизм гена альфа-лактальбумина ( α-LA )

Альфа-лактальбумин - это важный белок сыворотки коровьего молока, а также молока других млекопитающих, кодируемый этим геном. Экспрессия гена альфа-лактальбумина повышается в ответ на гормон пролактин и приводит к повышению синтеза лактозы. Белок α-лактальбумин входит в состав гетеродимера регуляторной субъединицы синтетазы лактозы, а β-1,4галактозилтрансфераза (beta4Gal-T1) является каталитической субъединицей. Эти белки активируют синтетазу лактозы, которая переносит остаток галактозы к молекуле глюкозы, образуя при этом дисахарид лактозу. В мономерной форме альфа-лактальбумин прочно связывает ионы цинка и кальция, что обуславливает бактерицидную и противоопухолевую функцию данного белка. Одна из форм фолдинга альфа-лактальбумина, называемая hamlet , вызывает апоптоз в опухолевых и недифференцированных клетках [51].

Белок - α-лактальбумин (α-LA), входящий в состав молочной сыворотки является важным признаком качества молока, характеризующим его полезные свойства. Белок α-LA — небольшой глобулярный протеин, состоящий из ста двадцати трех аминокислот и имеющий молекулярную массу четырнадцать кД, играет важную роль в биосинтезе лактозы. При участии эпителиальных клеток молочной железы, α-LA в комплексе с галактозилтрансферазой участвует в формировании фермента лактозсинтазы, который, в свою очередь, синтезирует лактозу в аппарате Гольджи, а лактоза, затем, в комплексе с α-LA секретируется в молоко. Содержание α-LA и лактозы в коровьем молоке составляет около 1,5 г/л, что соответствует 5%. Лактоза, содержащаяся в секреторных везикулах эпителиальных клеток молочных желез, создает внутри клетки повышенное осмотическое давление, благодаря которому внутрь везикул поступает вода. Таким образом, повышение концентрации α-LA, являющегося ключевым регулятором синтеза лактозы, вызывает пропорциональное увеличение выхода молока [52].

Ген, кодирующий бычий α-лактальбумин ( bα-LA ), локализован у КРС в 5 хромосоме и состоит из 2023 п.н., включая четыре экзона и три интрона. bα-LA характеризуется наличием нескольких полиморфных вариантов: в позициях +15, +21, +54 [53] и -1689 [52], относительно точки старта транскрипции 5′

фланкирующего региона. Вариабельность в этом регионе может приводить к различной способности связывания РНК-полимеразы и факторов транскрипции, участвующих в регуляции экспрессии гена. Теоретически, замены в последовательности генетических регуляторных элементов в данном участке могут изменять степень экспрессии мРНК, кодируемой этим геном [52]. Данные полиморфизмы являются следствием точковых мутаций, в частности в позиции -1689, замена аденина на гуанин приводит к образованию двух аллельных вариантов гена. Аденин в этой позиции был обозначен как bα-LA^А - аллель, а гуанин – как bα-LA^В -аллель [52, 55]. Lundén A. c соавторами была показана взаимосвязь между (-1689) полиморфизмом и концентрацией лактозы в молоке. Так у коров с bα-LA^АА -генотипом с 1 кг молока выделяется лактозы больше на 0,08 %, чем у особей с другими генотипами [56].

Таким образом, учитывая роль α-лактальбумина в биосинтезе лактозы и продукции молока в целом, ген bα-LA может быть использован как потенциальный генетический маркер молочной продуктивности КРС, в частности удойности и белковомолочности.

Контрольные вопросы:

1. Где локализован ген α-лактальбумина?

2. Какая аллель гена bα-LA связана с большим количеством лактозы в

молоке?

1. Какова биологическая функция белка α-лактальбумина?

2. Кто показал связь между (-1689) полиморфизмом и концентрацией

лактозы в молоке?

1. Структура белка α-лактальбумина.

1.2.3 Полиморфизм гена β-Лактоглобулина ( bβLG )

Бета-лактоглобулин – серосодержащий белок, являющийся, наряду с альбумином, основным белком молочной сыворотки, который не осаждается сычужным ферментом. Впервые был выделен в кристаллической форме в 1934 году из коровьего молока. При пастеризации молока β-LG денатурируется.

Бета — лактоглобулин содержится в молоке различных видов, в том числе собак и дельфинов и является основным сывороточным белком жвачных животных [57].

Бета — лактоглобулин составляет около 50% сывороточных белков молока. Белок имеет молекулярную массу 150000-106 Да. Содержит много сульфигидрильных групп. При нагревании молока часть SH - групп отщепляется в виде SH2, что дает кипяченому молоку специфический запах [58]. В молоке с кислотностью рН 5,2 - 7,5 бета - лактоглобулин является димером, состоит из двух одинаковых групп с массой около 18-103 Да [59]. При кислотности выше рН 7,5 бета — лактоглобулин необратимо денатурирует, при

рН ниже 3,5 происходит обратимая диссоциация мономеров, а при рН между 3,5 — 5,2 белок обратимо приобретает форму тетрамеров / октамеров [60].

Последовательность аминокислот и трехмерная структура показывают, что бета — лактоглобулин относится к группе липокалинов (англ. lipocalins) — это группа транспортных белков с характерной вторичной структурой. Они содержат восемь антипараллельных пептидных последовательностей на основе бета-складчатой структуры, которые формируют цилиндр. Такой «цилиндр» содержит внутри лиганд-связывающий участок.

Бета—лактоглобулин крупного рогатого скота связывает широкий диапазон лиганд, возможно, это-одна из причин его присутствия в молоке, обеспечивающая выполнение им физиологической роли. Он участвует в транспорте гидрофобных лиганд, регулирует ферментацию и пассивный иммунитет у новорожденных. Однако эти функции между видами различаются.

Сравнивая последовательность белков группы липокалинов, оказалось, что гликоделин, найденный в оболочке матки во время ранней беременности, наиболее схож с LGB. Гликоделин - гликопротеин с сильной иммуносупрессивной и контрацептивной активностью. Секретируемый железистым эпителием эндометрия, он может играть роль иммуномодулятора, обеспечивает защиту полуаллогенного эмбриона от иммунной атаки материнского организма [61]. Предполагают, что транспорт молекул, необходимых для развития эмбриона, из его микроокружения, влияет на дифференцировку трофобласта, регулируя его эндокринную функцию [62], играет важную роль в подготовке эмбриона к имплантации, стимулируя функциональное созревание эндометрия [63]. У многих видов животных набольшее количество бета — лакгоглобулина содержится в молочной железе во время лактации, он является источником аминокислот для новорожденных, и эта функция возникла при дупликации гена гликоделина [64].

При электрофорезе на фореграмме выделяются 6 белков сыворотки: быстрая фракция, (3-лактоглобулин, а-лактальбумин, альбумин сыворотки крови, протеозопептонная фракция, иммуноглобулин. В силу малого размера частиц сывороточных белков их количество в молоке приблизительно в 1500 раз превышает число казеиновых мицелл, хотя по массе казеина содержится в 9 раз больше, чем сывороточных белков [65]. Кроме того, тепловая обработка способствует взаимодействию денатурированных сывороточных белков с каппа-казеином казеиновых мицелл. Образующиеся комплексы влияют на технологические свойства молока — термоустойчивость и способность к сычужному свертыванию.

Ген bβLG локализован в одиннадцатой хромосоме у КРС, имеет размер 4662 п.о. и состоит из семи экзонов и шести интронов. В настоящее время известно десять генетически обусловленных аллельных вариантов гена беталактоглобулина – A, B, C, D, E, F, G, I, J, W. Наиболее часто встречаются четыре аллеля – A, B, C и D, которые отличаются друг от друга аминокислотным составом. Редкий вариант D отличается от вариантов А, В, С,