Анализ гомозиготных районов в геноме кур породы китайская шелковая для выявления генов, влияющих на адаптационные качества птицы

Гомозиготные районы в геноме являются маркерами регионов, испытывающих селекционное давление. Предположительно в этих регионах находятся гены, отвечающие за проявление целевых признаков отбора. В нашей работе было проведено полногеномное генотипирование с 30-кратным покрытием ДНК, выделенной из крови кур породы китайская шелковая (n=20), содержащихся в ЦКП «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур» (ВНИИГРЖ, г. Санкт-Петербург - Пушкин). Цель данного исследования – выявление в исследуемой выборке регионов гомозиготности с поиском в этих регионах генов, связанных с адаптационными свойствами и иммунной резистентностью. После фильтрации в анализе использовались 10593367 SNP. Обнаружены гомозиготные районы на первой, третьей, четвертой, седьмой и девятой хромосомах. Выявлено 9 регионов, которые суммарно содержат 40 генов. Нами были аннотированы 25 генов, из которых в текущем исследовании будут рассмотрены гены, которые прямо или опосредовано оказывают влияние на адаптационные свойства кур и иммунный ответ: ген HAAO, на хромосоме 3; гены ATP5G3, ATF2, WIPF1, SCRN3, CIR1, OLA1 на хромосоме 7. Функциональная аннотация этих генов показала их связь с адаптивными и физиологическими процессами у кур. Ген HAAO выполняет ряд функций, среди которых реакция на тепловой стресс. Гены ATF2, ATP5G3, OLA1, WIPF1, SCRN3 и CIR1 формируют район, связанный со стресс-реактивностью, иммунным ответом, митохондриальной функцией и клеточным гомеостазом. Эти гены регулируют энергетический обмен, окислительный стресс, воспалительные сигналы, заживление тканей и межклеточную коммуникацию. Совокупно они отражают значимость метаболической устойчивости, иммунной защиты и стресс-адаптации для фенотипических особенностей изучаемой популяции. Предположительно, гомозиготное состояние вышеперечисленных генов имеет влияние на выносливость и высокую приспособленность к разным условиям жизни китайских шелковых кур.

1. Kirin M., McQuillan R., Franklin C. S. et al. Genomic runs of homozygosity record population history and consanguinity. PloS one. 2010; 5(11).e13996. doi: 10.1371/journal.pone.0013996

2. Dementieva N.V., Kudinov A.A., Larkina T.A., et al. Genetic Variability in Local and Imported Germplasm Chicken Populations as Revealed by Analyzing Runs of Homozygosity. Animals. 2020;10. doi: 10.3390/ani10101887.

3. Fedorova E.S., Dementieva N.V., Shcherbakov Y.S., Stanishevskaya O.I. Identification of Key Candidate Genes in Runs of Homozygosity of the Genome of Two Chicken Breeds, Associated with Cold Adaptation. Biology (Basel) 2022;11. doi: 10.3390/biology11040547.

4. Dementieva N.V., Shcherbakov Y.S., Stanishevskaya O.I., et al. Large-scale genome-wide SNP analysis reveals the rugged (and ragged) landscape of global ancestry, phylogeny, and demographic history in chicken breeds. J Zhejiang Univ Sci B. 2024 Apr 15;25(4):324-340. doi:10.1631/jzus.B2300443.

5. Huang R., Zhu C., Zhen Y. Genetic diversity, demographic history, and selective signatures of Silkie chicken. BMC genomics. 2024; 25(1):754. doi: 10.1186/s12864-024-10671-x

6. Prakash A., Singh Y., Chatli M., et al. Review of the black meat chicken breeds: Kadaknath, Silkie, and Ayam Cemani. World’s Poultry Science Journal. 2023;79 (4):879–891. doi: 10.1080/00439339.2023.225032

7. Вахрамеев, А. Б. Экстерьерная оценка кур / А. Б. Вахрамеев, А. В. Макарова. – Дубровицы: Эрнста, 2021. – 227 с. – ISBN 978-5-902483-64-9.

8. Feng C., Gao Y., Dorshorst B. et al. A cisregulatory mutation of PDSS2 causes silkyfeather in chickens. PLoS genetics. 2014:10 (8);e1004576. doi: 10.1371/journal.pgen.1004576

9. He C., Chen Y., Yang K. et al. Genetic pattern and gene localization of polydactyly in Beijing fatty chicken. PLoS One. 2017;12 (5):e0176113. doi: 10.1371/journal.pone.0176113

10. Yang X, Ma B, Zhao Q, et al. High temporal-resolution transcriptome landscape reveals the biological process and regulatory genes of melanin deposition in breast muscle of Silkie chickens during embryonic development. BMC Genomics. 2025.13;26 (1):476. 1. doi: 10.1186/s12864-025-11654-2

11. Shao B, Wang Z, Luo P, et al. Identifying insulin-responsive circRNAs in chicken pectoralis. BMC Genomics. 2025 Feb 15;26 (1):148. doi: 10.1186/s12864-025-11347-w.

12. Jamshed L., Debnat A., Jamshed, S., et al. (2022). An Emerging Cross-Species Marker for Organismal Health: Tryptophan-Kynurenine Pathway. International Journal of Molecular Sciences, 23(11), 6300. doi: 10.3390/ijms23116300

13. Kim D. Y., Han G. P., Lim C., Kim J. M., Kil D. Y. (2023). Effect of dietary betaine supplementation on the liver transcriptome profile in broiler chickens under heat stress conditions. Animal bioscience, 36(11), 1632–1646. doi: 10.5713/ab.23.0228

14. Liu X., Men L., Chen Y., et al (2024). Tryptophan Promotes the Production of Xanthophyll Compounds in Yellow Abdominal Fat through HAAO. Animals: an open access journal from MDPI, 14(11), 1555. doi: 10.3390/ani14111555

15. Wang Y. (2020). Research Progress on MicroRNAs Involved in the Regulation of Chicken Diseases. The journal of poultry science, 57(1), 7–17. doi: 10.2141/jpsa.0190073

16. Bhoumik A., Ronai Z. (2008). ATF2: a transcription factor that elicits oncogenic or tumor suppressor activities. Cell cycle (Georgetown, Tex.), 7(15), 2341–2345. doi: 10.4161/cc.6388

17. Claps G., Cheli Y., Zhang T., et al. (2016). A Transcriptionally Inactive ATF2 Variant Drives Melanomagenesis. Cell reports, 15(9), 1884–1892. doi: 10.1016/j.celrep.2016.04.072

18. Wang Y., Miao X., Li H., et al. (2020). The correlated expression of immune and energy metabolism related genes in the response to Salmonella enterica serovar Enteritidis inoculation in chicken. BMC veterinary research, 16(1), 257. doi: 10.1186/s12917-020-02474-5

19. Yan W. L., Lerner T. J., Haines J. L., Gusella J. F. (1994). Sequence analysis and mapping of a novel human mitochondrial ATP synthase subunit 9 cDNA (ATP5G3). Genomics, 24(2), 375–377. doi: 10.1006/geno.1994.1631

20. Huang Y., Wang L., Bennett B., et al. (2013). Potential role of Atp5g3 in epigenetic regulation of alcohol preference or obesity from a mouse genomic perspective. Genetics and molecular research: GMR, 12(3), 3662–3674. doi: 10.4238/2013.September.18.1

21. Zhang J., Rubio V., Lieberman M. W., Shi Z. Z. (2009). OLA1, an Obg-like ATPase, suppresses antioxidant response via nontranscriptional mechanisms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106(36), 15356–15361. doi: 10.1073/pnas.0907213106

22. Lin T. F., Chou C. L., Hsieh C. J., Wu Y. J., Chen Y. C., Wu T. W., Lu S. X., Juang Y. L., Wang L. Y. (2022). Association of Common Variants in OLA1 Gene with Preclinical Atherosclerosis. International journal of molecular sciences, 23(19), 11511. doi: 10.3390/ijms231911511

23. Qian A., Di S., Gao X.,et al. (2009). cDNA microarray reveals the alterations of cytoskeleton-related genes in osteoblast under high magneto-gravitational environment. Acta biochimica et biophysica Sinica, 41(7), 561–577. doi: 10.1093/abbs/gmp041

24. Su F., Xiao R., Chen R., et al. (2023). WIPF1 promotes gastric cancer progression by regulating PI3K/Akt signaling in a myocardin-dependent manner. iScience, 26(11), 108273. doi: 10.1016/j.isci.2023.108273

25. Abbasi A. A. (2010). Unraveling ancient segmental duplication events in human genome by phylogenetic analysis of multigene families residing on HOX-cluster paralogons. Molecular phylogenetics and evolution, 57(2), 836–848. doi: 10.1016/j.ympev.2010.07.021

26. Bustin K. A., Shishikura K., Chen I., et al. (2023). Phenelzine-based probes reveal Secernin-3 is involved in thermal nociception. Molecular and cellular neurosciences, 125, 103842. doi: 10.1016/j.mcn.2023.103842

27. Carstens M., McCrindle T. K., Adams N., et al. (2014). Increased resistance to biotrophic pathogens in the Arabidopsis constitutive induced resistance 1 mutant is EDS1 and PAD4-dependent and modulated by environmental temperature. PloS one, 9(10), e109853. doi: 10.1371/journal.pone.0109853

28. Contreras-Cornejo H., Saucedo-Correa G., Oviedo-Boyso J., et al. (2016). The CSL proteins, versatile transcription factors and context dependent corepressors of the notch signaling pathway. Cell division, 11, 12. doi: 10.1186/s13008-016-0025-2