VARIANTES EM GENES RELACIONADOS À MORFOGÊNESE E SISTEMA ESQUELÉTICO NA RAÇA QUARTO DE MILHA

Transcrição

1 VARIANTES EM GENES RELACIONADOS À MORFOGÊNESE E SISTEMA ESQUELÉTICO NA RAÇA QUARTO DE MILHA GENE VARIANTS RELATED TO MORPHOGENESIS AND SKELETAL SYSTEM IN QUARTER HORSES Guilherme Luis Pereira (1) Jéssica Moraes Malheiros (1) Luis Artur Loyola Chardulo (2) Rogério Abdallah Curi (2) Resumo De forma geral a raça Quarto de Milha apresenta variações morfológicas entre os diferentes segmentos da raça, sobretudo relacionadas às dimensões corporais e conformação. Entre as linhagens de corrida e de trabalho foram descritas diferenças significativas entre médias de medidas corporais lineares. Em estudo realizado anteriormente, utilizando Equine SNP50 BeadChip, foram prospectadas regiões genômicas selecionadas de forma divergente na linhagem de trabalho em relação à de corrida. O objetivo deste trabalho foi analisar as relações de SNPs nos genes COL1A2, CHSY1 e BMP4, todos localizados nessas assinaturas de seleção e relacionados à morfogênese, desenvolvimento e doenças do sistema esquelético, com as linhagens de trabalho e corrida, e também, com medidas morfométricas em animais da linhagem de trabalho. Dentre os genes estudados, o CHSY1 apresentou o SNP3 (BIEC ) associado significativamente à linhagem de trabalho (p = 0,0196). O SNP3 também apresentou associação significativa com a característica de comprimento de dorso-lombo (p = 0,02954). Os demais marcadores estudados (outros três do gene CHSY1, dois do COL1A2 e um do BMP4) não apresentaram associações significativas em qualquer análise. A análise de efeito de substituição alélica mostrou a variante B do SNP3 relacionado às menores medidas de dorso-lombo. Palavras-chave: COL1A2. CHSY1. Desenvolvimento. Medidas Corporais. Morfologia. Abstract In general, the Quarter Horses present morphological variations between different segments of the breed, in particular related to body size and conformation. Significant differences considering the cutting and racing lines were reported between the average linear body 1 Mestre em Genética e Melhoramento Animal pela Unesp/FCAV Doutorando pelo programa de Genética e Melhoramento Animal Unesp/FACV. 2 Departamento de Genética e Nutrição Animal, Unesp/FMVZ;

2 measurements. In a previous study, using Equine SNP50 BeadChip, genomic regions selected divergently on the cutting line in relation to the racing line were prospected. The aim of this study was to analyze the relationship of SNPs in the COL1A2 and CHSY1 and BMP4 genes (all of them placed in these signatures selections and related to the morphogenesis, development and diseases of the skeletal system), with cutting and racing lines, and also with morphometric measures of the cutting line. Among the genes studied, CHSY1 presented SNP3 (BIEC ) significantly associated with cutting line (p = ). The SNP3 was also significantly associated with the trait back-loin length (p = ). The other markers (three other SNPs in the CHSY1 gene, two SNPs in the COL1A2 and one in the BMP4) were not significantly associated in any analysis. The analysis of allelic substitution effect showed the B variant of SNP3 related to lower back-loin length measures. Keywords: Body measures. Development. COL1A2. CHSY1. Morphology. 1 Introdução Entre os distintos segmentos da raça Quarto de Milha, consideradas linhagens, existem diferenças quanto à conformação e dimensões corporais (Meira et al., 2013). Vasta gama de processos fisiológicos determinam a formação e diferenciação de indivíduos entre e dentro de populações. Dentre os diversos processos que influenciam a diferenciação de um individuo, a formação e o desenvolvimento ósseo estão profundamente relacionados às divergências entre dimensões corporais e estruturas morfológicas (Wozney e Rosen, 1998). Em estudo de identificação de assinaturas de seleção, realizado por Béltran et al. (2015), foram identificadas porções cromossômicas sob seleção na linhagem de trabalho em relação à de corrida. Dentre os genes anotados nestas regiões estavam collagen, type I, alpha 2 (COL1A2), Chondroitin Sulfate Synthase 1 (CHSY1) e Bone morphogenetic protein 4 (BMP4), todos relacionados à morfogênese, desenvolvimento e doenças do sistema esquelético (Wozney e Rosen, 1998; Wilson et al., 2012). O objetivo deste trabalho foi relacionar SNPs dos genes COL1A2, CHSY1 e BMP4 às diferentes linhagens da raça Quarto de Milha (corrida e trabalho), bem como verificar a ocorrência de associações destas variantes com medidas morfométricas em cavalos de trabalho. 2 Material e Métodos Foram utilizados, no total, dados de genotipagem de 184 cavalos da raça Quarto de milha, sendo 64 animais da linhagem de trabalho e 120 da de corrida. Foram coletadas medidas dos 64 animais de trabalho (rédeas e apartação) em haras situados no estado de São

3 Paulo, Brasil. Foram tomadas as medidas de altura à cernelha, comprimentos de corpo, de garupa, de canela e de quartela; e perímetros torácico, de canela e de casco. Os Single Nucleotiode Polymorphism (SNP) foram genotipados com o Equine SNP50 BeadChip (Illumina, Inc., EUA), utilizando o sistema HiScan (Illumina, Inc., EUA). Com base nos resultados obtidos previamente por Béltran et al. (2015) foram selecionados sete marcadores (BIEC , BIEC , BIEC , BIEC , BIEC , BIEC , BIEC ) localizados no interior de três genes (COL1A2, CHSY1 e BMP4). Foram realizadas análises de associação caso-controle entre as frequências alélicas e as diferentes linhagens (corrida e trabalho). Todos os SNPs foram testados para o equilíbrio de Hardy-Weinberg dentro de cada linhagem utilizando testes de qui-quadrado. Posteriormente, foram realizadas análises de associação entre as medidas morfomométricas e os marcadores. Para obtenção do efeito de substituição alélica foram incluídos no modelo os fatores idade à medição e sexo para ajuste de efeitos ambientais e SNP como covariável. Cada característica morfométrica foi analisada individualmente para cada SNP. As análises foram implementadas por meio do pacote estatístico genetics (Warnes, 2013) para o software R. 3 Resultados e Discussão Não foram observadas associações significativas entre os alelos dos genes COL1A2 e BMP4 e as diferentes linhagens (Tabela 1). O alelo B do SNP3 do gene CHSY1 foi significativamente associado à linhagem de trabalho (p = 0,0196) (Tabela 1). Exceto pelo SNP3 do gene CHSY1, que apresentou desvio no grupo de trabalho (p = 0,004105), todos estavam sob equilíbrio de Hardy-Weinberg (HWE). De todas as análises de associações realizadas entres as variantes dos genes COL1A2, CHSY1 e BMP4 e medidas corporais, somente foi observada associação significativa entre o SNP3 do gene CHSY1 e o comprimento de dorso-lombo (p = 0,02954) (Tabela 2). O efeito de substituição alélica mostrou a variante B com efeito negativo sobre a característica (A>B = -0,02215) (Tabela 2). A associação significativa do alelo B com a linhagem de trabalho em confluência com os resultados do desvio no HWE e de associação (substituição alélica) trazem fortes evidências de que esta variante está sendo selecionado em animais de trabalho da raça Quarto de Milha, ou seja, o menor comprimento de dorso-lombo deve de algum modo, trazer vantagens para está linhagem.

4 O gene CHSY1 sintetiza sulfato de condroítina (CSPG), um glicosaminoglicano expresso na superfície da maioria das células e nas matrizes extracelulares (Wilson et al., 2012). Apesar da exigência de CSPG para flexibilidade e estruturação dos ossos, pouco se sabe sobre o seu papel na formação e posicionamento das articulações ao longo do desenvolvimento do sistema esquelético (Wilson et al., 2012). Tabela 1- Associação de SNPs em genes localizados em regiões selecionadas de forma divergente na linhagem de trabalho da raça Quarto de Milha em relação à de corrida. Gene chr Identificação Alelos Freq. Corrida Freq. Trabalho p-value p-value adj COL1A2 SNP1 4 BIEC A SNP2 BIEC B CHSY1 SNP1 1 BIEC A SNP2 BIEC B SNP3 BIEC B ** * SNP4 BIEC A BMP4 SNP1 24 BIEC A Significância de p-value =. > 0,1, * > 0,05 ** > 0.01 ***= 0,0001; p-value adj = valor da significância ajustada pelo teste de bonferroni; chr = cromossomo em que está localizado os marcadores; Freq. Corrida = frequências alélicas na linhagem de corrida; Freq. Trabalho = frequências alélicas na linhagem de trabalho. Na raça Quarto de Milha, de modo geral, a seleção é feita principalmente considerando o pedigree e o histórico de desempenho. Embora na linhagem de corrida algumas proporções corporais sejam consideradas para a seleção, isto não explicaria a associação de variantes do gene CHSY1 com menores dimensões corporais na linhagem de trabalho. Entretanto, cavalos de trabalho são selecionados pela agilidade para provas em espaços pequenos e que necessitam de movimentos rápidos e curtos. Nesse sentido seria plausível a seleção de variações genéticas que resultem em dimensões corporais menores. Outro fator que poderia explicar a associação significativa encontrada está diretamente relacionando à função que o gene CHSY1 desempenha na formação e mobilidade das

5 articulações. Variações neste gene estariam, portanto, ligados diretamente à agilidade, característica comumente selecionada por criadores da linhagem de trabalho. Tabela 2 Efeitos de sexo, idade, genótipos e de substituição alélica do SNP3 (BIEC ) do gene CHSY1 sobre medida de comprimento de dorso-lombo em cavalos da linhagem de trabalho da raça Quarto de Milha. Estimativa Erro-padrão p-value Sexo Idade SNP3B/A SNP3B/B Efeito de substituição A>B * Significância de p-value =. > 0,1, * > 0,05 ** > 0.01 ***= 0, Conclusão Foram encontradas associações significativas entre uma variante do gene CHSY1 e medidas corporais na linhagem de trabalho da raça Quarto de Milha. A maior frequência do alelo ligado a menores medidas de dorso-lombo em cavalos de trabalho podem indicar que este gene vem sendo selecionado dentro da linhagem, o que confirma os resultados de assinatura de seleção previamente obtidos. Referências BELTRAN, N. A. R.; MEIRA, C. T.; OLIVEIRA, H. N.; PEREIRA, G. L.; SILVA, J. A. V.; CURI, R. A. Prospection of genomic regions divergently selected in cutting line of Quarter Horses in relation to racing line. Livestock Science v.174. p MEIRA, C. T.; CURI, R. A; SILVA, J. A. V.; CORRÊA, M. J. M.; OLIVEIRA, H. N.; MOTA, M. D. S. Morphological and Genomic Differences Between Cutting and Racing Lines of Quarter Horses. Journal of Equine Veterinary Science v. 33. ed. 4. p WARNES, G. Popualation genetics. Package genetics v de setembro de WILSON, D. G.; PHAMLUONG, K; LIN, W. Y.; BARCK, K; CARANO, R. A.; DIEHL, L; PETERSON, A. S.; MARTIN, F.; SOLLOWAY, M. J.; Chondroitin sulfate synthase 1 (Chsy1) is required for bone development and digit patterning. Dev Biol. Março de V.15. ed.363(2).p WOZNEY, J. M.; ROSEN, V. Bone Morphogenetic Protein and Bone Morphogenetic Protein Gene Family in Bone Formation and Repair. Clinical Orthopaedics and Related Research v346. p