Анализ полиморфизма гена BMP2 костного морфогенетического белка-2 у северных оленей

В результате проведенных методом секвенирования по Сэнгеру исследований гена BMP2 северных оленей, отвечающего за формирование костной ткани и скелетной мускулатуры у млекопитающих и ассоциированного с увеличением роста, размера и живой массы у продуктивных животных, впервые была определена нуклеотидная последовательность кодирующих и регуляторных участков гена BMP2 у популяций дикого и домашнего северного оленя. В результате проведенных исследований был отсеквенирован участок кандидатного гена BMP2 северных оленей, включающий первый нетранслируемый и второй экзоны, определены локусы с низкой (1-й экзон) и высокой (2-й экзон) степенью полиморфизма, выявлены однонуклеотидные несовпадения с референсным геномом (геном белохвостого оленя (Odocoileus virginianus texanus)), которые могут служить для филогенетического анализа эволюции генов – ортологов, а также для генетической идентификации видовой принадлежности, выявлено 12 полиморфных локусов двух типов: in/del – инсерции-делеции и SNP – однонуклеотидный полиморфизм, определены наиболее значимые замены в соответствии изменением аминокислотного состава белка и химическими свойствами заменяемых аминокислот, проведены расчеты встречаемости генотипов и аллелей по выявленным вариантам генетического полиморфизма в анализируемых популяциях северного оленя (ненецкой и эвенкийской породы, дикий СО).
Объектом исследований стали дикие и домашние северные олени хозяйств пова Таймыр и Эвенкии. Материалом для исследований послужила ДНК, выделенная классическим фенольным методом из крови домашнего северного оленя двух пород - ненецкой (n=20) и эвенкийской (n=20), а также из образцов тканей дикого северного оленя (n=20).
Целью исследования стали поиск и отбор потенциальных вариантов генетического полиморфизма в гене BMP2 в качестве молекулярно-генетических маркеров, которые могут быть рекомендованы к использованию в практике селекции северных оленей на увеличение мясной продуктивности.
Впервые была определена нуклеотидная последовательность значимых участков гена BMP2 северных оленей. Выявленные в результате проведенных исследований полиморфные локусы в гене BMP2 имели различия по частоте встречаемости аллелей мутантного и дикого типов в изученных выборках домашнего северного оленя ненецкой и эвенкийской пород, а также в выборке дикого северного оленя, что говорит о действии факторов отбора на регион гена BMP2. Выявленная генетическая изменчивость исследуемого региона у контрастных по продуктивности пород северного оленя является предварительным подтверждением влияния генетического полиморфизма в гене BMP2 на вариабельность фенотипов по ростовым и массовым показателям, которые являются ключевыми для формирования мясной продуктивности северных оленей. Результаты исследований влияния полиморфизма гена BMP2 на ростовые и массовые показатели у других видов животных позволяют предположить, что некоторые из выявленных вариантов генетического полиморфизма в изученном регионе гена BMP2 могут оказаться казуальными мутациями, влияющими на формирование количественных признаков у домашних северных оленей.

1. Correns, A., Zimmermann, L. A., Baldock, C., & Sengle, G. (2021). BMP antagonists in tissue development and disease. Matrix biology plus, 11, 100071. https://doi.org/10.1016/j.mbplus.2021.100071

2. Zhang, Z., Liu, Q., Di, R., Hu, W., Wang, X., He, X., Ma, L., & Chu, M. (2019). Single nucleotide polymorphisms in BMP2 and BMP7 and the association with litter size in Small Tail Han sheep. Animal reproduction science, 204, 183–192. https://doi.org/10.1016j.anireprosci.2019.04.001

3. Xingtang F., Xu H., Zhang C., Zhang J., Lan X., Gu C., Chen H. Polymorphisms in BMP2 gene and their associations with growth traits in goats (2010). Genes and Genomics 32(1):29-35 DOI: 10.1007/s13258-010-0762-6

4. Li, J., Peng, S., Zhong, L., Zhou, L., Yan, G., Xiao, S., ... & Huang, L. (2021). Identification and validation of a regulatory mutation upstream of the BMP2 gene associated with carcass length in pigs. Genetics Selection Evolution, 53(1), 1-13

5. Randhawa I. A., Khatkar M. S., Thomson P. C. and RaadsmaH. W. Composite selection signals for complex traitsexemplified through bovine stature using multibreed cohorts of European and African Bos taurus. 2015,G3 5, 1391–1401

6. Liu, R., Sun, Y., Zhao, G., Wang, H., Zheng, M., Li, P., ... & Wen, J. (2015). Identification of loci and genes for growth related traits from a genome-wide association study in a slow-× fast-growing broiler chicken cross. Genes & Genomics, 37, 829-836.

7. Kijas, J. W. (2014). Haplotype-based analysis of selective sweeps in sheep. Genome, 57(8), 433-437

8. Rubin, C. J., Megens, H. J., Barrio, A. M., Maqbool, K., Sayyab, S., Schwochow, D., Andersson, L. (2012). Strong signatures of selection in the domestic pig genome. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(48), 19529-19536

9. Weikard, R., Altmaier, E., Suhre, K., Weinberger, K. M., Hammon, H. M., Albrecht, E., Kühn, C. (2010). Metabolomic profiles indicate distinct physiological pathways affected by two loci with major divergent effect on Bos taurus growth and lipid deposition. Physiological genomics, 42(2), 79-88

10. Taylor R.S., Horn R.L., Zhang X., Golding G.B., Manseau M., Wilson P.J. The Caribou (Rangifer tarandus) Genome. Genes, 2019, 10 (7): 540

11. Weldenegodguad M., Pokharel K., Ming Y., Honkatukia M., Peippo J., Reilas T, Røed K.H., Kantanen J. OP149 Sequencing of reindeer (Rangifer tarandus) genomes: Insights into evolution, domestication, and adaptation. Proc. of the 37th International Conference on Animal Genetics, Lleida, Spain, 2019: 42.