Популяционно-генетическая характеристика крупного рогатого скота по гену MC4R (рецептор Меланокортина 4)

Целью работы являлось дать популяционно-генетическую характеристику крупного рогатого скота татарстанского типа холмогорской породы Республики Татарстан по гену MC4R (рецептор меланокортина 4). В результате проведенного генотипирования методом ПЦРПДРФ по локусу гена MC4R - HpySE526I установлено 2 аллеля и 3 генотипа. Частота встречаемости аллелей: С – 0,434 и G – 0,566; генотипов CC – 20,9; CG – 45,0 и GG – 34.1%. Тест хи-квадрат (χ²) показал, что изучаемая популяция находится в генетическом равновесии. Отрицательный коэффициент Селендера (D) указывает на аутбридинг у популяции. Мониторинг работ по изучению полиморфизма гена 1069C˃G (Leu286Val) указывает на значительную вариабельность соотношения полиморфных форм гена MC4R в различных популяция крупного рогатого скота в зависимости от его географической и породной принадлежности. В среднем по всем рассматриваемым породам крупного рогатого скота мировых популяций соотношение аллелей гена MC4R – 0,537 и 0,463 для аллеля C и G соответственно. Соотношение генотипов CC, CG и GG гена MC4R по всем анализируемым популяциям крупного рогатого скота в среднем составило 32,5; 42,3 и 25,2 %. Анализ, проведенный с использованием данных зарубежных ученых, и результатов, полученных в нашем исследовании, характеризует мировые популяции крупного рогатого скота как генетически биоразнообразные, обладающие генетическим полиморфизмом по гену MC4R с высокой степенью гетерозиготности. Исследование выполнено в рамках государственного задания, регистрационный номер 122011800138-7.

1. Safina N. Dairy productivity of Holstein cattle with different genotypes of the paraoxonase-1 (PON1) gene / N. Safina, Sh. Shakirov, E. Gaynutdinova et al. // E3S Web of Conferences. – 2021. Vol. 282. – P. 02007. DOI 10.1051/e3sconf/202128202007

2. Safina N.Polymorphism of the glutathioneperoxidase-1 gene (GPX-1 g. 189 T/C) and biochemical parameters of the blood serum of Holstein cattle / N. Safina, Sh. Shakirov, E. Gaynutdinova et al. // E3S web of conferences. – 2023. – Vol. 462. – P. 01018. DOI 10.1051/e3sconf/202346201018

3. Gantz I. Molecular cloning, expression, and gene localization of a fourth melanocortin receptor / I. Gantz, H. Miwa, Y. Konda et al. // J. Biol. Chem. – 1993. – Vol. 268 (20). – P. 15174–15179.

4. Ju S.H. Understanding melanocortin-4 receptor control of neuronal circuits: toward novel therapeutics for obesity syndrome / S.H. Ju, G.-B. Cho, J.-W. Sohn et al. // Pharmacol. Res. – 2018. – Vol. 129. – P. 10–19. DOI: 10.1016/j.phrs.2018.01.004

5. Cone R.D. Anatomy and regulation of the central melanocortin system / R.D. Cone // Nat. Neurosci. – 2005. – Vol. 8. – P. 571–578. DOI 10.1038/nn1455

6. Tao Y.-X. The melanocortin-4 receptor: physiology, pharmacology, and pathophysiology / Y.-X. Tao // Endocr. Rev. – 2010. – Vol. 31(4). – P. 506–543. DOI: 10.1210/er.2009-0037

7. Ardicli S., Alpay F. The effects of MC4R and CACNA2D1 gene polymorphisms on carcass traits and marbling score in Turkish native cattle breeds and their crossbreds with the Holstein-Friesians / S. Ardicli, F. Alpay // Genetika. – 2023. – Vol. 55(2). – P. 655-672 DOI 10.2298/GENSR2302655A

8. Lubrano-Berthelier C. The human MC4R promoter: characterization and role in obesity / C. Lubrano-Berthelier, M. Cavazos, C. Le Stunff et al. // Diabetes. – 2003. – Vol. 52 (12). – P. 2996–3000. DOI: 10.2337/diabetes.52.12.2996

9. Prihandini P.W., Maharani D. Melanocortin-4 Receptor (MC4R) Gene as the Main Gene for Rapid Growth Selection in Beef Cattle / P.W. Prihandini, D. Maharani // WARTAZOA. – 2019. – Vol. 29(2). – P. 085-096 DOI 10.14334/wartazoa.v29i2.1955

10. Zhang, Y. α-Melanocyte-stimulating hormone prevents glutamate excitotoxicity in developing chicken retina via MC4Rmediated down-regulation of microRNA19 / Y. Zhang, Q. Bo, W. Wu et al. // Sci. Rep. – 2015. – Vol. 5. – P. 15812. https://doi.org/10.1038/srep15812

11. Liu G.L. Molecular screening of MC4R gene and association with fat traits in pig resource family / G.L. Liu, S.W. Jiang, Y.Z. Xiong et al. // Yi Chuan Xue Bao, Chinese. – 2002. – Vol. 29(6). – P. 497–501.

12. Marie L.S. A metabolic defect promotes obesity in mice lacking melanocortin-4 receptors / L.S. Marie, G.I. Miura, D.J. Marsh et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2000. – Vol. 97(22). – P. 12339–12344. doi: 10.1073/pnas.220409497

13. Haupt A. Impact of variation near MC4R on whole-body fat distribution, liver fat, and weight loss / A. Haupt, C. Thamer, M. Heni et al. // Obesity. – 2009. – Vol. 17(10). – P. 1942–1945. DOI: 10.1038/oby.2009.233

14. Seong J. Identification and analysis of MC4R polymorphisms and their association with economic traits of Korean cattle (Hanwoo) / J. Seong, D.S. Suh, K.D. Park et al. // Mol Biol Rep. – 2012. – Vol. 39(4). – P. 3597-3601. DOI: 10.1007/s11033-011-1133-3

15. Haegeman A. Bovine melanocortin receptor 4: cdna sequence, polymorphisms and mapping / A. Haegeman, F. Coopman, K. Jacobs et al. // Anim Genet. – 2001. – Vol. 32(4). – P. 189–192.

16. Thue T.D. A SNP in the cattle MC4R gene is used to map MC4R to BTA 24 / T.D. Thue, S.M. Schmutz, F.C. Buchanan // Anim Genet. – 2001. – Vol. 32(6). – P. 390–391. DOI: 10.1046/j.1365-2052.2001.0781b.x

17. Liu G. The genetic polymorphisms of melanocortin-4 receptor gene are associated with carcass quality traits in a Chinese indigenous beef cattle breed / G. Liu, S. Raza, L. Zhou et al. // Research in Veterinary Science. – 2020. – Vol. 132. – P. 202-206. DOI 10.1016/j.rvsc.2020.06.011.

18. Lee Y. A C1069G SNP of the MC4R gene and its association with economic traits in Korean native cattle (brown, brindle, and black) / Y. Lee, S. Park, H. Kim et al. // Electronic Journal of Biotechnology, North America. – 2013. – Vol. 16(5). DOI: 10.2225/vol16-issue5-fulltext-5

19. Liu H. Association of MC4R gene variants with carcass and meat quality traits in Qinchuan cattle / H. Liu, W. Tian, L. Zan et al. // African Journal of Biotechnology. – 2009. – Vol. 8(15). – P. 3666-3671. DOI: 10.5897/AJB09.406

20. Polini B. Prevalence of mutations in LEP, LEPR, and MC4R genes in individuals with severe obesity / B. Polini, P.E. Maltese, I.D. Ciondolo // Genet. Mol. Res. – 2016. – Vol. 15(3). – P. 201-209. DOI: 10.4238/gmr.15038718

21. Бальников А.А. Возможности маркерной селекции при оценке мясооткормочной продуктивности свиней / А.А. Бальников, Ю.С. Казутова, Е.С. Гридюшко и др. // Наше сельское хозяйство. – 2022. – № 4(276). – С. 74-82.

22. Курносова О.В. ДНК-маркеры продуктивности свиноматок / О.В. Курносова, Г.В. Максимов, А.Г. Максимов // Свиноводство. – 2019. – № 3. – С. 45-48.

23. Мельникова Е.Е. Влияние генотипов по IGF2, CCKAR и MC4R на фенотипические показатели и племенную ценность свиней по хозяйственно полезным признакам / Е.Е. Мельникова, Н.В. Бардуков, М.С. Форнара и др. // Сельскохозяйственная биология. – 2018. – Т. 53, № 4. – С. 723-734. – DOI 10.15389/agrobiology.2018.4.723rus.

24. Сердюк Г.Н. Полиморфизм генарецептора меланокортина MC4R у свиней различных пород / Г.Н. Сердюк // Генетика и разведение животных. – 2018. – № 3. – С. 27-31. DOI 10.31043/2410-2733-2018-3-27-31.

25. Huang M. Polymorphisms in MC4R gene and correlations with economic traits in cattle / M. Huang, X. Gao, J.Y. Li et al. // Mol Biol Rep. – 2010. – Vol. 37. – P. 3941–3944. DOI 10.1007/s11033-010-0051-0

26. Zhang C.L. Association of a missense mutation of the MC4R gene with growth traits in cattle (Brief report) / C.L. Zhang, H. Chen, Y.H. Wang et al. // Arch. Anim. Breed. – 2006. – Vol. 49(5). – P. 515-516. https://doi.org/10.5194/aab-49-515-2006

27. Fadholly A. Profile of Melanocortin-4 Receptor and Myogenic Factor 5 Genes in Pasundan Beef Cattle / A. Fadholly, E. Margawati, A. Ibrahim et al. // Pakistan J. Zool. – 2024. – P. 1-6. DOI 10.17582/journal.pjz/20230310070334

28. Maharani D. Identification of MC4R gene and its association with body weight and body size in Kebumen Ongole Grade cattle / D. Maharani, A. Fathoni, S. Sumadi et al. // Journal of the Indonesian Tropical Animal Agriculture. – 2018. – Vol. 43(2). – P. 87-93. https://doi.org/10.14710/jitaa.43.2.87-93