ivmМеждународный вестник ветеринарииInternational Journal of Veterinary Medicine2072-2419SpbGUVM Publishing House10.52419/issn2072-2419.2026.2.374ivm-2141Research ArticleНЕЗАРАЗНЫЕ БОЛЕЗНИNON-COMMUNICABLE DISEASEГеномная архитектура наследственных дефектов в популяциях мясного скота: от молекулярной диагностики к инновационным подходам терапии (обзор)Genomic architecture of hereditary defects in beef cattle populations: from molecular diagnostics to innovative therapy approaches (review)https://orcid.org/0000-0003-2793-5001БезбородоваН. А.BezborodovaN. A.

канд. ветеринар. наук, ст. науч. сотр. отдела геномных исследований и селекции животных

Candidate of Vet. Sciences, Senior Researcher, Department of Genomic Research and Animal Breeding 

https://orcid.org/0000-0002-1169-4090СоколоваО. В.SokolovaO. V.

д-р ветеринар. наук, вед. науч. сотр. отдела геномных исследований и селекции животных 

Doctor of Veterinary Sciences, Senior Researcher of the Department of Genomic Research and Animal Breeding

https://orcid.org/0000-0003-0005-2161ЗайцеваО. С.ZaitsevaO. S.

канд. ветеринар. наук, ст. науч. сотр. отдела геномных исследований и селекции животных 

Candidate of Vet. Sciences, Senior Researcher of the Department of Genomic Research and Animal Breeding

https://orcid.org/0000-0001-9251-0056МартыновН. А.MartynovN. A.

лаборант отдела геномных исследований и селекции животных

Laboratory Assistant at the Department of Genomic Research and Animal Breeding

https://orcid.org/0009-0009-9408-8106ЗверевА. В.ZverevA. V.

лаборант-исследователь отдела геномных исследований и селекции животных

Laboratory Assistant at the Department of Genomic Research and Animal Breeding

https://orcid.org/0009-0002-1561-5553ПечёнкинаМ. А.PechenkinaM. A.

лаборант отдела геномных исследований и селекции животных

Laboratory Assistant at the Department of Genomic Research and Animal Breeding

https://orcid.org/0009-0007-4919-698XКулагинаП. В.KulaginaP. V.

лаборант отдела геномных исследований и селекции животных

Laboratory Assistant at the Department of Genomic  Research and Animal Breeding 

plnkulagina@gmail.comФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения РАН»РоссияUral Federal Agrarian Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20261908202602374380Copyright © Безбородова Н.А., Соколова О.В., Зайцева О.С., Мартынов Н.А., Зверев А.В., Печёнкина М.А., Кулагина П.В., 20262026Безбородова Н.А., Соколова О.В., Зайцева О.С., Мартынов Н.А., Зверев А.В., Печёнкина М.А., Кулагина П.В.Bezborodova N.A., Sokolova O.V., Zaitseva O.S., Martynov N.A., Zverev A.V., Pechenkina M.A., Kulagina P.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vetjournal.spbguvm.ru/jour/article/view/2141

В обзорной статье представлен комплексный анализ современных данных о наследственных аномалиях у мясных пород крупного рогатого скота, включая гипотрихоз (HY), дилютор (DL), идиопатическую эпилепсию (IE), деформацию нижней челюсти (MD) и болезнь кленового сиропа (MSUD). Актуальность темы обусловлена снижением репродуктивных показателей в скотоводстве, накоплением инбредной депрессии и экономическим ущербом от наследственных патологий. Обобщены результаты геномных исследований, выявившие ключевые мутации (в генах KRT71, PMEL, CYP26C1, BCKDHA/BCKDHB) и их плейотропные эффекты, влияющие на фенотип и продуктивные качества. Показано, что молекулярные механизмы аномалий варьируют от простых делеций до нарушений ферментативных систем и сигнальных путей эмбриогенеза. Особое внимание уделено феномену антагонистической плейотропии, создающему дилемму для селекционеров. На основе сравнительно-географического анализа установлены значительные межпопуляционные вариации частот нежелательных аллелей, связанные с интенсивностью селекции и эффектом «основателя». На примере MSUD рассмотрены перспективные стратегии терапии: от метаболического контроля до генной терапии на основе AAV-векторов и редактирования оснований (ABE8e) в органоидных моделях. Подчёркнута общность молекулярных механизмов наследственных заболеваний у человека и животных, что открывает возможности для трансляционных исследований. Отмечена целесообразность внедрения программ неонатального скрининга в племенном животноводстве по аналогии с медицинской практикой. Сформулированы рекомендации по построению системы управления генетическим здоровьем в мясном скотоводстве, основанной на обязательном ДНК-тестировании, контроле инбридинга, учёте плейотропных эффектов и интеграции биотехнологий. Работа представляет интерес для специалистов в области ветеринарной генетики, селекции и биотехнологии.

The review article presents a comprehensive analysis of current data on hereditary anomalies in beef cattle breeds, including hypotrichosis (HY), dilutor (DL), idiopathic epilepsy (IE), mandibulofacial dysplasia (MD), and maple syrup urine disease (MSUD). The results of genomic studies that identified key mutations (in the KRT71, PMEL, CYP26C1, BCKDHA/BCKDHB genes) and their pleiotropic effects, impacting both phenotype and productive qualities of the animals, are summarized. Particular attention is paid to the differences in the prevalence of genetic defects in cattle across various countries, which is associated with the intensity of selection, the level of inbreeding, and the effectiveness of genetic monitoring programs. Using the example of the genetic anomaly causing maple syrup urine disease (MSUD) in animals, promising therapeutic strategies are considered—from conservative metabolic control to innovative approaches using AAV vector-based gene therapy and in vitro base editing. The commonality of molecular mechanisms of hereditary diseases in humans and farm animals is emphasized, opening opportunities for translational research. Recommendations are formulated for building a genetic health management system in beef cattle breeding, based on mandatory DNA testing, inbreeding control, accounting for pleiotropic effects in selection, and the integration of advanced biotechnologies. The work is of interest to specialists in the field of veterinary genetics, breeding, and biotechnology.

крупный рогатый скотмясные породынаследственные аномалиигипотрихоздилютормандибулофациальная дисплазияболезнь кленового сиропа (MSUD)геномная селекциягенная терапияредактирование геномаcattlebeef breedshereditary anomalieshypotrichosisdilutormandibulofacial dysplasiamaple syrup urine disease (MSUD)genomic selectiongene therapygenome editingМатериалы подготовлены в рамках государственного задания Минобрнауки России № 0532– 2025-0003 «Разработка высокоточных методов идентификации генетических детерминант устойчивости к заболеваниям для использования в селекции крупного рогатого скота».This work was carried out within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation No. 0532–2025-0003 «Development of high-precision methods for identifying genetic determinants of disease resistance for use in cattle breeding».ReferencesСостояние мясного скотоводства в Российской Федерации / И. М. Дунин, Д. В. Бутусов [и др.] // Ежегодник по племенной работе в мясном скотоводстве в хозяйствах Российской Федерации (2019 год). — пос. Лесные Поляны: ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт племенного дела», 2020. – С. 3—16.Dunin, I. M., Butusov, D. V., Shichkin, G. I., et al. (2020). The state of beef cattle breeding in the Russian Federation. In Yearbook on breeding work in beef cattle breeding in the farms of the Russian Federation (2019) (P. 3—16). Lesnye Polyany: All-Russian Research Institute of Breeding.Bytov M. V. Assessing the Genetic Diversity of Five Cattle Breeds Using SNP Markers Associated with Health / M. V. Bytov, V. D. Zubareva, S. V. Volskaya [et al.] // Russian Journal of Genetics. — 2024. — Vol. 60, No. 6. — P. 747—753. DOI: 10.1134/s1022795424700182.Bytov M. V. Assessing the Genetic Diversity of Five Cattle Breeds Using SNP Markers Associated with Health / M. V. Bytov, V. D. Zubareva, S. V. Volskaya [et al.] // Russian Journal of Genetics. — 2024. — Vol. 60, No. 6. — P. 747—753. DOI: 10.1134/s1022795424700182.Зимина А. А., Романенкова О. С. Генетические аномалии голштинизированых симменталов. В книге: Генетика, селекция, биотехнология: интеграция науки и практики в животноводстве. Материалы межд. научно-практ. конференции. Пушкин, 2021. С. 58—59.Zimina, A. A., & Romanenkova, O. S. (2021). Genetic anomalies in Holsteinized Simmentals. In Genetics, selection, biotechnology: Integration of science and practice in animal husbandry. Proceedings of the international scientific-practical conference (pp. 58—59). Pushkin.Стратегии генетического улучшения крупного рогатого скота мясных пород / Е. Н. Коновалова, О. С. Романенкова, А. А. Зимина, А. А. Сермягин // Геномика животных и биотехнологии: Материалы Межд.научно-практ. конференции в рамках реализации Программы «Приоритет — 2030», Махачкала, 23 декабря 2021 года. – Махачкала: ИП «С.А. Магомедалиева», 2021. — С. 69—75.Konovalova, E. N., Romanenkova, O. S., Zimina, A. A., & Sermyagin, A. A. (2021). Strategies for genetic improvement of beef cattle breeds. In Animal genomics and biotechnology: Proceedings of the International scientific-practical conference within the framework of the «Priority-2030» program, Makhachkala, December 23, 2021 (P. 69—75). Makhachkala: S. A. Magomedalieva.Hauser M., Wolf-Hofstetter S., Acklin-Menzi F., Studer E., Rediger D., Seefried F., Drögemüller C. Graue, kraus- und kurzhaarige Schweizer Holstein Rinder weisen genetische Spuren der Rasse Simmental auf [Grey, curly and short-haired Swiss Holstein cattle show genetic traces of the Simmental breed]. Schweiz Arch Tierheilkd. 2020 Sep;162(9):551—559. DOI: 10.17236/sat00272.Hauser M., Wolf-Hofstetter S., Acklin-Menzi F., Studer E., Rediger D., Seefried F., Drögemüller C. Graue, kraus- und kurzhaarige Schweizer Holstein Rinder weisen genetische Spuren der Rasse Simmental auf [Grey, curly and short-haired Swiss Holstein cattle show genetic traces of the Simmental breed]. Schweiz Arch Tierheilkd. 2020 Sep;162(9):551—559. DOI: 10.17236/sat00272.Drögemüller, C., Philipp, U., Haase, B., Günzel-Apel, A.-R., Leeb, T. (2018). KRT71-related hypotrichosis in Dexter cattle. PLoS Genetics, 14(3), e1007287. DOI: 10.1371/journal.pgen.1007287.Drögemüller, C., Philipp, U., Haase, B., Günzel-Apel, A.-R., Leeb, T. (2018). KRT71-related hypotrichosis in Dexter cattle. PLoS Genetics, 14(3), e1007287. DOI: 10.1371/journal.pgen.1007287.Jacinto J. G. P., Markey A.D. et al. A KRT71 Loss-ofFunction Variant Results in Inner Root Sheath Dysplasia and Recessive Congenital Hypotrichosis of Hereford Cattle. Genes (Basel). 2021 Jul 4;12(7):1038. DOI: 10.3390/genes12071038.Jacinto J. G. P., Markey A.D. et al. A KRT71 Loss-ofFunction Variant Results in Inner Root Sheath Dysplasia and Recessive Congenital Hypotrichosis of Hereford Cattle. Genes (Basel). 2021 Jul 4;12(7):1038. DOI: 10.3390/genes12071038.Стратегии генетического улучшения крупного рогатого скота мясных пород / Е. Н. Коновалова, О. С. Романенкова, А. А. Зимина, А. А. Сермягин // Геномика животных и биотехнологии: Материалы Международной научно-практической конференции в рамках реализации Программы «Приоритет — 2030», Махачкала, 23 декабря 2021 года. – Махачкала: ИП «С. А. Магомедалиева», 2021. – С. 69—75.Strategies for genetic improvement of beef cattle / E. N. Konovalova, O. S. Romanenkova, A. A. Zimina, A. A. Sermyagin // Animal genomics and biotechnology: Proceedings of the International scientific and practical conference within the framework of the implementation of the Priority 2030 Program, Makhachkala, December 23, 2021. — Makhachkala: IP «S. A. Magomedalieva», 2021. — P. 69—75.Jacinto J. G. P., Markey A. D. et al. A KRT71 Loss-ofFunction Variant Results in Inner Root Sheath Dysplasia and Recessive Congenital Hypotrichosis of Hereford Cattle. Genes (Basel). 2021 Jul 4;12(7):1038. DOI: 10.3390/genes12071038.Jacinto J. G. P., Markey A. D. et al. A KRT71 Loss-ofFunction Variant Results in Inner Root Sheath Dysplasia and Recessive Congenital Hypotrichosis of Hereford Cattle. Genes (Basel). 2021 Jul 4;12(7):1038. DOI: 10.3390/genes12071038.Kimura, S., Hatakeyama et al. sub—breed of Japanese Brown cattle. BMC Genomics 23:694, 2022. Pubmed reference: 36207673. DOI: 10.1186/s12864-022-08916-8. 11. Bovo, S., Schiavo, G., Kazemi et al. L.: Exploiting within—breed variability in the autochthonous Reggiana breed identified several candidate genes affecting pigmentation-related traits, stature and udder defects in cattle. Anim Genet 52:579—97, 2021. Pubmed reference: 34182594. DOI: 10.1111/age.13109.Kimura, S., Hatakeyama et al. sub—breed of Japanese Brown cattle. BMC Genomics 23:694, 2022. Pubmed reference: 36207673. DOI: 10.1186/s12864-022-08916-8.Wang, J., Fan, T., Du, Z., Xu, L., Chen, Y., Zhang, L., Gao, H., Li, J., Ma, Y., Gao, X.: Genome—wide association analysis identifies the PMEL gene affecting coat color and birth weight in Simmental × Holstein. Animals (Basel) 13:3821, 2023. DOI: 10.3390/ani13243821.Bovo, S., Schiavo, G., Kazemi et al. L.: Exploiting within—breed variability in the autochthonous Reggiana breed identified several candidate genes affecting pigmentation-related traits, stature and udder defects in cattle. Anim Genet 52:579—97, 2021. Pubmed reference: 34182594. DOI: 10.1111/age.13109.Kinsey N. Idiopathic Epilepsy Risk Allele Trends in Belgian Tervuren: A Longitudinal Genetic Analysis / N. Kinsey, J. M. Belanger, P. J. J. Mandigers [et al.] // Genes. — 2024. — Vol. 15, iss. 1. — Art. 114. DOI: 10.3390/genes15010114.Wang, J., Fan, T., Du, Z., Xu, L., Chen, Y., Zhang, L., Gao, H., Li, J., Ma, Y., Gao, X.: Genome—wide association analysis identifies the PMEL gene affecting coat color and birth weight in Simmental × Holstein. Animals (Basel) 13:3821, 2023. DOI: 10.3390/ani13243821.Charalambous M., Fischer A. et al.Translational veterinary epilepsy: A win—win situation for human and veterinary neurology. Vet J. 2023 Mar;293:105956. DOI: 10.1016/j.tvjl.2023.105956).Kinsey N. Idiopathic Epilepsy Risk Allele Trends in Belgian Tervuren: A Longitudinal Genetic Analysis / N. Kinsey, J. M. Belanger, P. J. J. Mandigers [et al.] // Genes. — 2024. — Vol. 15, iss. 1. — Art. 114. DOI: 10.3390/genes15010114.Quigley K., Mee J.F. Bovine Congenital Defects Recorded in a National Survey of Dairy and Beef Herds Over Ten Years (2014—2023). Reprod Domest Anim. 2025 May;60(5):e70067. DOI: 10.1111/rda.70067.Charalambous M., Fischer A. et al.Translational veterinary epilepsy: A win—win situation for human and veterinary neurology. Vet J. 2023 Mar;293:105956. DOI: 10.1016/j.tvjl.2023.105956).Sieck R. L., Fuller A. M. et al. Mandibulofacial Dysostosis Attributed to a Recessive Mutation of CYP26C1 in Hereford Cattle. Genes (Basel). 2020 Oct 22;11(11):1246. doi: 10.3390/genes11111246.Quigley K., Mee J.F. Bovine Congenital Defects Recorded in a National Survey of Dairy and Beef Herds Over Ten Years (2014—2023). Reprod Domest Anim. 2025 May;60(5):e70067. DOI: 10.1111/rda.70067.Konovalova E., Romanenkova O., Kostyunina O., Gladyr E. The Molecular Bases Study of the Inherited Diseases for the Health Maintenance of the Beef Cattle. Genes (Basel). 2021 Apr 30;12(5):678. DOI: 10.3390/genes12050678.Sieck R. L., Fuller A. M. et al. Mandibulofacial Dysostosis Attributed to a Recessive Mutation of CYP26C1 in Hereford Cattle. Genes (Basel). 2020 Oct 22;11(11):1246. doi: 10.3390/genes11111246.Wang J., Poskitt L. E. et al. BCKDHA—BCKDHB digenic gene therapy restores metabolic homeostasis in two mouse models and a calf with classic maple syrup urine disease. Sci Transl Med. 2025. DOI: 10.1126/scitranslmed. ads0539.Konovalova E., Romanenkova O., Kostyunina O., Gladyr E. The Molecular Bases Study of the Inherited Diseases for the Health Maintenance of the Beef Cattle. Genes (Basel). 2021 Apr 30;12(5):678. DOI: 10.3390/genes12050678.Konovalova E. N., Romanenkova O. S., Volkova V. V., Kostyunina O. V. DNA analysis of the Russian populations of Aberdeen Angus, Hereford and Belgian Blue cattle. Arch Anim Breed. 2020 Nov 16;63(2):409-416. DOI: 10.5194/aab-63-409-2020.Wang J., Poskitt L. E. et al. BCKDHA—BCKDHB digenic gene therapy restores metabolic homeostasis in two mouse models and a calf with classic maple syrup urine disease. Sci Transl Med. 2025. DOI: 10.1126/scitranslmed.ads0539.Zhang H., Wan Z. et al. Adenine base editing rescues disrupted BCKDH function and reduces BCAAs toxic accumulation in maple syrup urine disease patient iPSC-hepatic organoids. Stem Cell Res Ther. 2025 Sep 26;16(1):512. DOI: 10.1186/s13287-025-04630-w.Konovalova E. N., Romanenkova O. S., Volkova V. V., Kostyunina O. V. DNA analysis of the Russian populations of Aberdeen Angus, Hereford and Belgian Blue cattle. Arch Anim Breed. 2020 Nov 16;63(2):409-416. DOI: 10.5194/aab-63-409-2020.Pontoizeau C, Gaborit C et al. Successful treatment of severe MSUD in Bckdhb-/- mice with neonatal AAV gene therapy. J Inherit Metab Dis. 2024 Jan;47(1):41—49. DOI: 10.1002/jimd.12604.Zhang H., Wan Z. et al. Adenine base editing rescues disrupted BCKDH function and reduces BCAAs toxic accumulation in maple syrup urine disease patient iPSC-hepatic organoids. Stem Cell Res Ther. 2025 Sep 26;16(1):512. DOI: 10.1186/s13287-025-04630-w.Jiang H. H., Guo Y. et al. Neonatal maple syrup urine disease in China: two novel mutations in the BCKDHB gene and literature review. J Pediatr Endocrinol Metab. 2021 Jun 30;34(9):1147—1156. DOI: 10.1515/jpem-2020-0746. PMID: 34187135.Pontoizeau C, Gaborit C et al. Successful treatment of severe MSUD in Bckdhb-/- mice with neonatal AAV gene therapy. J Inherit Metab Dis. 2024 Jan;47(1):41—49. DOI: 10.1002/jimd.12604.Jiang H. H., Guo Y. et al. Neonatal maple syrup urine disease in China: two novel mutations in the BCKDHB gene and literature review. J Pediatr Endocrinol Metab. 2021 Jun 30;34(9):1147—1156. DOI: 10.1515/jpem-2020-0746. PMID: 34187135.Jiang H. H., Guo Y. et al. Neonatal maple syrup urine disease in China: two novel mutations in the BCKDHB gene and literature review. J Pediatr Endocrinol Metab. 2021 Jun 30;34(9):1147—1156. DOI: 10.1515/jpem-2020-0746. PMID: 34187135.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.