1.2.4 Полиморфизм гена пролактина ( bPRL )

Пролактин (PRL, лактогенный гормон, маммотропин, лютеотропный гормон) является одним из самых универсальных гормонов гипофиза с точки зрения его биологической функциональности. В настоящее время установлено более 100 разнообразных физиологических функций этого гормона [68]. Пролактин необходим для инициации и поддержания лактации, будучи также, в первую очередь, ответственным за синтез молочных белков, жиров, лактозы и других основных компонентов молока [69].

Пролактин является полипептидным гормоном, секретируемым главным образом передней долей гипофиза [68]. У КРС этот гормон состоит из 199 аминокислот [70]. Эксперименты по удалению гена пролактина доказали его роль в развитии молочной железы, образовании молока и экспрессии генов молочных белков [71]. Поэтому у КРС ген пролактина ( bPRL ) может являться идеальным кандидатом для анализа связи локусов количественных признаков (QTL) c показателями молочной продуктивности.

Ген bPRL локализован в области q21 хромосомы 23 и состоит из пяти экзонов и четырёх интронов (рисунок 3), протяжённостью 10 т.п.н [72]. Также установлено, что он тесно сцеплен с генами класса I и класса II главного комплекса гистосовместимости. Наиболее тесное сцепление отмечено между генами bPRL и BoLA-DRB 3 [73]. На основании анализа последовательности кДНК гена bPRL четырёх различных клонов было установлено семь возможных нуклеотидных замен. Одной из них является описанная H.A. Lewin с соавт. (1992) "молчащая" A→G замена в экзоне III гена, возникающая в кодоне для 103 аминокислоты и приводящая к появлению полиморфного Rsa I-сайта [74]. Этими же авторами впервые показано влияние данной замены у КРС на такие показатели молочной продуктивности как величина удоя, процентное содержание белка и жира в молоке. Позднее было подтверждено влияние Rsa I- полиморфизма bPRL на показатели молочной продуктивности КРС [75]. В целом работ на эту тематику было проведено достаточно много, но все они противоречивы и требуют более детального изучения.

Распределение частот генотипов и аллелей по Rsa I-полиморфизму гена bPRL у КРС изучалось многими исследователями. В частности, в исследованиях M. Sodhi et al., проведённых на 23 аборигенных породах Индии ( Bos indicus ), было выявлено преобладание гетерозиготного генотипа AB

24

(средняя частота 0,58) независимо от направления продуктивности и географического региона. Средняя частота гомозиготных генотипов составила 0,22 для генотипа AA и 0,20 для генотипа AB . Частоты аллельных вариантов A и B находились приблизительно на одинаковом уровне и равнялись 0,52 и 0,48, соответственно [77]. В работе A. Dybus et al. (2005), проведённой на животных чёрно-пёстрой и джерсейской пород, было установлено, что в чёрно-пёстрой породе преобладал аллель A (85,33%), в то время в джерсейской породе преобладал аллель B (69,19%). Такое различие частот аллельных вариантов определило и различия в распределениях генотипов у этих пород. Так в чёрнопёстрой породе частота генотипа AA составила 71,07%, генотипа BB – 0,42%, в джерсейской – 9,19% и 47,57%, соответственно [78]. У таких аборигенных российских пород ( Bos taurus ) как якутская, ярославская, бестужевская и костромская I.V. Lazebnaya et al. (2013) установили частоты генотипов bPRL - RsaI . Так частота генотипа AA для этих пород составила 0,561, 0,425, 0,474, 0,556, генотипа AB – 0,341, 0,442, 0,421, 0,387, генотипа BB – 0,098, 0,133, 0,105, 0,056, соответственно. При этом частота аллеля A (0,646-0,750) во всех четырёх породах превосходила частоту аллеля B (0,250-0,354) в среднем в 2-2,5 раза. В голштинской породе КРС частота аллеля A , по данным М.Е. Михайловой и Е.В. Белой (2011) находилась на уровне 89,0%, по данным P. Chrenek et al. (1998) – 95,0% [79].

Участвуя в инициации и поддержании лактации у млекопитающих, пролактин может служить потенциальным генетическим маркером молочной продуктивности КРС, а как следствие и дополнительным критерием отбора при селекции.

Гены соматотропинового каскада, такие, как ген гипофизарного фактора роста-1 ( bPit-1 ), ген гормона роста ( bGH ), ген рецептора гормона роста ( bGHR ) и ген инсулиноподобного фактора роста-1 (bIGF-1) также участвуют в регуляции процесса лактации. Ниже эта информация будет рассмотрена более подробно.

Контрольные вопросы:

1. Биологическая роль белка пролактина.

2. Где локализован ген пролактина?

3. Какой генотип гена bPRL с низкой жирностью молока у животных?

4. Ассоциацию какого полиморфизма гена пролактина исследуют с

признаками молочной продуктивности крупного рогатого скота?

1. Какие еще гены участвуют в регуляции процесса лактации?

1.3 Генетическое маркирование признаков мясной продуктивности

В настоящее время в литературе имеются сообщения о нескольких маркерных генах, связанных с липидным метаболизмом и влияющих на мясные

качества крупного рогатого скота: тиреоглобулин ( bTG5 ), диацилглицерол О- ацилтрансфераза ( bDGAT ), лептин, миостатин, калпаин и калпастатин.

1.3.1 Полиморфизм гена тиреоглобулина ( bTG )

Тиреоглобулин (TG5) - гликопротеин, предшественник тироидных гормонов трийодтиронина (ТЗ) и тетрайодотиронина (Т4). Они высвобождаются в результате гидролиза йодированного тиреоглобулина и секретируются в кровь. Гормоны щитовидной железы играют важную роль в регуляции метаболизма и могут повлиять на рост, дифференциацию клеток тканей и гомеостаз жировых отложений, а также участвуют в процессах образования жировых клеток. Как известно, щитовидная железа состоит из мелких фолликул, выстланных однослойным кубовидным эпителием - тироцитами. Синтезируемый этими клетками предшественник тироидных гормонов, тиреоглобулин, поступает в просвет фолликула, где «дозревает», а затем проникает обратно в клетки. Ген гормона тиреоглобулина ранее рассматривался в качестве функционального и позиционного гена-кандидата мраморности мяса. На основании QTL исследований, проведенных на молочных породах крупного рогатого скота, а также из-за влияния этого гена на жировой метаболизм считают, что ген гормона тиреоглобулина связан с молочной продуктивностью и качественным составом молока.

Ген тиреоглобулина находится в области центромеры четырнадцатой хромосомы КРС. Он отмечен в качестве позиционального и функционального гена-кандидата QTL мраморности мяса. Тиреоглобулин (Thyroglobulin) – гликопротеин, предшественник тиреоидных гормонов трийодотиронина (T3) и тетрайодотиронина (T4), участвующих в образовании жировых клеток и формировании мраморности [80]. Ген тиреоглобулина КРС был секвенирован Parma et al. (1987), наличие различных аллелей выявлено Georges et al. (1987). Ассоциативная связь мраморности с маркером CSSM66, расположенным на четырнадцатой хромосоме КРС, показана Barendse et al. (1997). Точный механизм влияния полиморфности гена на формирование качественных признаков мясной продуктивности еще неизвестен, но установлена связь его вариантов, обусловленных SNP в 5’- нетранслируемой области гена bTG5 с мраморностью, в частности, показателем IMF в длиннейшей мышце спины [81]. Гомозиготный или гетерозиготный по дельта-тимин аллелю ( bTG5^ТТ или bTG5^СТ ) скот отличается более высокой мраморностью, чем гомозиготный по дельта-цитозин аллелю ( bTG5^СС ). Исследования проводились в группах КРС ангусской и шортгорнской пород, результаты подтверждены также в коммерческих линиях и породе Wagyu. На рынке представлен коммерческий тест мраморности GeneSTAR®, основанный на полиморфизме гена тиреоглобулина. Апробация проведена на поголовье более трех тысяч пятисот голов КРС с учетом породы и системы кормления. Самой высокой частотой встречаемости желательного аллеля характеризуется японская порода КРС