Impacto de Marcadores Moleculares na Produção Animal

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1 REVISAO, BI BLIOGRAFICA Impacto de Marcadores Moleculares na Produção Animal Impact of Molecular Markers in Animal Production Weimer, Tânia. A. - Departamento de Genética, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, UFRGS, Porto Alegre, RS. Hospital Veterinário, Universidade Luterana do Brasil, ULBRA. Canoas, RS. Passos, Daniel T.- Departamento de Biologia, Universidade Luterana do Brasil, ULBRA. Canoas, RS. Data de recebimento: 04/12/03 Data de aprovação: 28/02/04 RESUMO Marcadores moleculares podem ser empregados para identificar regiões cromossômicas onde se localizam locos para características quantitativas (QTL). A metodologia conhecida como seleção assistida por marcadores (MAS) utiliza informações dessas. regiões em programas de seleção animal para identificar indivíduos com combinações favoráveis de QTL. Embora criadores e cientistas já estejam incorporando dados moleculares, as estratégias ideais se encontram ainda sob investigação. As combinações de registros fenotípicos e genótipos moleculares serão as implementações mais prováveis. Entretanto, marcadores moleculares têm emprego mais direto na confirmação de registros genealógicos, na identificação parental ou ainda na avaliação de um processo de introgressão gênica. De um modo mais extremo marcadores moleculares podem auxiliar as técnicas reprodutivas avançadas como ovulação múltipla, transferência de embriões, cultura de células primordiais embrionárias, maturação e fertilização in vitro, possibilitando a identificação da introdução de um gene em uma linhagem. Palavras-chave: Marcadores moleculares, seleção assistida por marcadores, controle de filiação, identificação individual. Veterinária em foco Canoas nov;2003/abri12004 p.37-41

2 ABSTRACT Molecular markers can be used to identify regions of chromosomes where quantitative trait loci (QTL) are located. The methodology known as marker-assisted selection (MAS) uses information about these regions in livestock selection programs to identify individuals with favorable combinations of QTL. Although breeders and scientists are incorporating molecular data, the optimum strategies are still under investigation. Combinations of phenotypic records and molecular genotypes will be the most likely implementation. However, molecular markers have more direct use such as for confirmation of pedigree files, for sire assignment or for evaluate the effect of a gene introgression processo In a most extreme form molecular markers can be allied with advanced reproductive technologies such as multiple ovulation, embryo transfer, embryonic stem cell cultures and in vitro maturation and fertilization to enable the identification of a gene introduction in a breed. selection, parental con- Key words: Molecular markers, marker-assisted trol, individual identification INTRODUÇÃO Um dos fatores limitantes da seleção animal é a baixa herdabilidade das características de interesse econômico. Na prática, o que ocorre é simplesmente o descarte de animais adultos que não apresentam as características desejadas, mantendo um indivíduo no rebanho até a idade de manifestação dos caracteres, o que implica em um custo muito alto. A identificação de marcadores moleculares (alterações herdáveis no DNA que diferenciam os indivíduos) associados com caracteres de interesse produtivo permitirá a inclusão dos mesmos nas práticas convencionais de seleção possibilitando, desta forma, a identificação precoce e objetiva de animais mais eficientes sem mudanças substanciais nas condições de alimentação, proporcionando dessa forma, uma melhoria no sistema de criação, com baixo investimento. Desde que o homem convive com os animais, nos primórdios de sua evolução, e desde que iniciou os processos de domesticação, sempre procurou aprimorar, nos rebanhos, características vantajosas para si, independente dos efeitos que estas causassem aos animais. Os métodos empregados foram sempre baseados na seleção feno típica e no "breeding value" (valor reprodutivo). Esta seleção pode ter como resultado positivo um grande aumento na produtividade do rebanho, mas pode ter, como conseqüência negativa a perda da variabilidade genética nos rebanhos submetidos à intensa seleção para poucos caracteres, o que prejudicaria esquemas seletivos futuros. Alem disso, estas práticas demandam bastante tempo, sendo assim muito dispendiosas. 38 v.l, n.2, nov 2003/abril Veterinária em Foco

3 DESENVOLVIMENTO Com o conhecimento crescente do genoma de diferentes espécies animais e da descoberta de variantes polimórficas foi possível o emprego de marcadores moleculares para a caracterização genética das populações, raças e espécies, para estudos de genealogias e controle de paternidade e para o melhoramento animal. Dentro deste último enfoque foi possível o estabelecimento de estratégias para identificar marcadores associados a doenças ou características produtivas visando otimizar as práticas seletivas. A técnica conhecida como MAS (seleção assistida por marcadores) se baseia no uso de variantes moleculares para suplementar ou substituir a seleção fenotípica clássica. As aplicações são diversas, desde o uso de um marcado r para identificar um gene de herança simples, como o emprego de marcadores para selecionar traços que são controlados por mais de um gene, ou a identificação da eficiência de introdução de um transgene ou de genes clonados (DODGSON et al., 1997; DENTINE, 1999; ARNASON & VANVLECK,2000). A utilização de MAS em programas produtivos pode possibilitar a redução no período de seleção, já que esta pode ser realizada precocemente, antes da manifestação da característica a ser selecionada e permitir a expansão do número de caracteres que pode ser efetivamente manipulado. Assim, é possível obter-se aumento custos de progênie, maximização mização de efeitos heteróticos. A seleção de características de baixa da eficiência reprodutiva, redução dos de esquemas de acasalamento, maximas é particularmente efetiva para a herdabilidade e de difícil mensuração, Embora não seja uma técnica simples, já existem marcadores moleculares correntemente usados para identificar animais portadores de doenças genéticas como a deficiência de adesão de leucócitos de bovinos (BLAD), síndrome de stress em porcos (PSS) e músculo duplo em bovinos, em que os marcadores usados são genes controlando a manifestação destes defeitos. [ Em muitos casos, os marcadores utilizados são associados ao gene de interesse, como os microssatélites Oar SHP3 e Oar SHP4 (que flanqueiam o gene da catalase) em que determinados alelos são mais freqüentes nos animais susceptíveis ao eczema facial em ovinos, a beta-lactoglobulina, em que os bovinos portadores do alelo A têm maior produção de leite, maior produção de proteína e menor produção de gordura, a prolactina em que as vacas portadoras do alelo G que têm maior produção de leite, a kappacaseina, em que as portadoras do alelo B produzem leite com características melhores para produção de queijo e para industrialização e o gene FecB, responsável por maior eficiência reprodutiva em ovinos (WILSON et al., 2001; GUIMARÃES, 1999). Em outras situações os marcadores são indiretos, sendo as associações observadas em marcadores próximos aos genes envolvidos em caracteres 11.1, n.2, nov. 2003/abril Veterinária em Foco 39

4 quantitativos, sendo mais difícil identificar as relações causa/efeito. Assim, por exemplo, em bovinos, o microssatélite IDVGA-S1afeta a eficiência reprodutiva e o SNP (polimorfismo de um único nucleotídeo) Lep Sau3AI interfere com o desempenho reprodutivo e o ganho de peso (AL- MEIDAet al., 2003). Em ovinos, foram relatadas associações entre os microssatélites CSRD2138, OarAE129 e TGLA176com a resistência ou susceptibilidade a infecções parasitárias (BENAVIDESet al.,2002). Um outro aspecto de grande importância prática para o qual os marcadores moleculares têm trazido um grande avanço é a determinação de paternidade, particularmente para as linhagens de alto valor comercial. O conhecimento da estrutura dos pedigrees de animais zootecnicamente superiores facilita o melhoramento genético e as técnicas de manejo, mas a sua utilização esbarra na estimativa realística da eficácia de identificação e na determinação do custo/benefício do teste. Assim, é importante o estabelecimento de um painel de marcadores com uma boa eficiência para a identificação individual e para a exclusão de paternidade. Neste sentido os microssatélites, por serem freqüentemente hipervariáveis, são também ferramentas ideais para a identificação molecular dos indivíduos e para análises de controle de filiação (CHAMBERS& MACAVOY, 2000). A aplicação da MAS necessita, entretanto, do conhecimento prévio da variabilidade genética da população alvo, para evitar que a seleção resulte em redução da diversidade genética total, o que poderia, a longo prazo, implicam em prejuízo de futuros progressos genético a serem aplicados no rebanho (DENTINE, 1999). Os marcadores moleculares podem ainda, auxiliar as técnicas reprodutivas avançadas como ovulação múltipla, transferência de embriões, cultura de células primordiais embrionárias, maturação e fertilização in vitro, pois permitem a identificação de genes específicos introduzidos no rebanho ou raça de interesse (DAVIS& DENISE, 1998). CONCLUSÃO O conhecimento do genoma de espécies animais tem possibilitado a descoberta de um número crescente de variantes genéticas, permitindo o desenvolvimento de estratégias para identificar marcadores moleculares ligados ou associados a doenças ou a características produtivas. Com isso desenvolveu-se a técnica conhecida como seleção auxiliada por marcadores (MAS) que se baseia no uso de variantes moleculares para auxiliar e otimizar a seleção fenotípica clássica, reduzindo o intervalo entre gerações e maximizando as técnicas seletivas. Por outro lado, os marcadores moleculares são muito efetivos para análises de controle de filiação, identificação individual e caracterização de raças, populações e espécies e das relações evolutivas e micro-evolutivas entre estes organismos, podendo também auxiliar as técnicas de reprodução assistida. 40 v. 1. n.2. nov. 2003/abril Veterinária em Foco

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALMEIDA, s. E. M., ALMEIDA, E. A, MORAES J. C. E, WEIMER T. A Molecular markers in the LEP gene and reproductive performance of beef cattle J. Anim. Breed. Genet., v. 120, p , ARNASON, T., VANVLECK, L. D. Genetic improvement of the horse, In: The genetics ofthe horse. A T. Bowling & A Ruvinsky, (eds) CABI, Oxon, p BENAVIDESM. v., WEIMER, T. A, SACCO,A M. S. et al. A1lelic effects of microsatellite markers of sheep chromosome 5 in faecal egg counts. Small Rum Res., v. 46, p , CHAMBERS,G. K., MACAVOY,E.S.Microsatellites: consensus and controversy. Comp. Bioch. Phys. B, v.126, p , DAVIS,G. P. & DENISE. The impact of molecular markers on selection. J. Anim. Sei, v. 76, p , DENTINE, M. R. Market assisted selection. In: The Genetics of Cattle, R. Fries & A Ruvinsky (eds), CABI, Oxon, p. 710, DODGSON, J. B., CHENG, H. A, OKIMOTO, R. DNA marker technology: A revolution in animal Genetics Symposium: Genetic selection- Strategies for the future. Poultry Sei., v.76, p , GUIMARÃES,S. E. E Análise de marcadores genômicos e detecção de QTLs e genes candidatos em melhoramento animal. In: Melhoramento genético aplicado à produção animal. J. C. C. PEREIRA (ed.) FEP-MVZ, Belo Horizonte, p. 496, WILSON, T., WU,X-Y.,JUENGEL, J. L., et al. Highly prolific Booroola sheep have a mutation in the intracellular kinase domain of bone morphogenetic protein IB receptor (ALK-6) that is expressed in both oocytes and granulosa cells. Biol. Reprod., v. 64, p , v.1, n.2. nov. 2003/abril Veterinária em Foco 41