Влияние мутаций в гене FGF-5 на показатели шерсти у овец (обзор)

Рассмотрено влияние мутаций в гене FGF-5 на показатели шерстной продуктивности овец. Сохранение и рациональное использование генофонда овец является весьма актуальной проблемой развития овцеводства в современных условиях. Именно благодаря широкому распространению методов поиска полногеномных ассоциаций ежегодно пополняется список генов-кандидатов для показателей продуктивности овец. После определения нового гена-кандидата дальнейшая работа направлена на подробное изучение его полиморфизма и поиск мутаций, ассоциированных с экспрессией гена и хозяйственно полезными признаками животных. Перспективным кандидатом для качественных показателей шерсти овец является ген регулятора роста волос FGF-5 (фактор роста фибробластов 5). FGF-5 играет важную роль в регуляции цикла роста волос во время развития волосяных фолликулов млекопитающих, а также в развитии скелетных мышц. Haiyu Zhao et al. провели исследование вариации гена FGF-5 в популяциях овец SG и SGG, согласно которым, в гене FGF-5 было идентифицировано 10 предполагаемых SNP, и только пять из них можно было генотипировать (SNP 1-5). Данные SNP представляют собой интронные мутации, расположенные в первом интроне гена FGF-5 овец. Было выявлено, что частоты гомозиготных диких аллелей в SNP1, SNP2, SNP3 и SNP5 были выше, чем у мутантных аллелей, кроме локуса SNP4. Приведенное исследование свидетельствует о том, что присутствие полиморфизмов в гене FGF-5 может влиять на рост волос у овец, кроме того, рост волос может быть повышен путем изменения экспрессии гена FGF-5.

1. Проблемы селекции сельскохозяйственных животных / Б.Л. Панов, В.Л. Петухов, Л.К. Эрнст [и др.]. – Новосибирск, 1997. – 283 с.

2. Патент на изобретение RU 2414124 C2, 20.03.2011. Способ получения высокопродуктивных производителей сельскохозяйственных животных / В.Л. Петухов, Л.К. Эрнст, А.И. Желтиков [и др.]. – Заявка №2009122691/10 от 15.06.2009.

3. Патент на изобретение RU 2270562 C2, 27.02.2006. Способ сохранения редких и исчезающих пород животных / В.Л. Петухов, Л.К. Эрнст, А.И. Желтиков. – Заявка № 2004113866/13 от 05.05.2004.

4. Влияние генотипа баранов-производителей на количество фрагментов хромосом в клетках потомства / В.А. Андреева, Ли Венронг, Л. Мингжун [и др.] // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2019. – № 4 (53). – С. 23–31.

5. Биология, генетика и селекция овцы / А.В. Кушнир, В.И. Глазко, В.А. Петухов [и др.]. – Новосибирск: НГАУ, 2010. – 524 с.

6. The impact of the stud rams of romanov breed genotype on the accumulation of cadmium in the myocardium of their offspring / T.V. Konovalova, V.A. Andreeva, R.T. Saurbaeva [et al.] // Trace Elements and Electrolytes. – 2021. – N 3. – P. 145.

7. Генетическая оценка производителей кулундинской тонкорунной породы овец по качеству потомства / С.И. Сторожук, В.Л. Петухов, В.А. Андреева [и др.] // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2021. – № 2 (59). – С. 156–166.

8. Климанова Е.А. Влияние основных генов плодовитости на репродуктивные способности овец // Теория и практика современной аграрной науки: сб. III нац. (всерос.) науч. конференции с междунар. Участием / Новосиб. гос. аграр. ун-т. – 2020. – С. 249–251.

9. Климанова Е.А. Влияние полиморфизмов генов BMP-15 и BMPR-IB на скорость овуляции у овец // Роль аграрной науки в устойчивом развитии сельских территорий: сб. IV Всерос. (нац.) науч. конф. – 2019. – С. 81–84.

10. Genetic variants and effects on milk traits of the caprine paired-like homeodomain transcription factor 2 (PITX2) gene in dairy goats / H. Zhao, X. Wu, H. Cai [et al.] // Gene. – 2013. – N 532. – P. 203–210. – DOI: 10.1016/j.gene.2013.09.062.

11. Изучение полиморфизма генов миостатина и кальпастатина у овец приднепровской мясной породы и прекос / И.А. Помитун, Е.А. Бойко, Л.В. Шулика [и др.] // Научно-технический бюллетень Института животноводства Национальной академии аграрных наук Украины. – 2017. – № 118. – С. 148–153.

12. Genetic parameters for wool traits, live weight, and ultrasound carcass traits in Merino sheep / S.I. Mortimer, S. Hatcher, N.M. Fogarty [et al.] // J. Anim. Sci. – 2017. – N 95. – P. 1879–1891. – DOI: 10.2527/jas.2016.1234.

13. Почему овечья шерсть полезна для здоровья [Электронный ресурс] // Вязань [сайт]. – URL: https://vyazan.webflow.io (дата обращения: 19.06.2022).

14. Genomic Diversity, Population Structure, and Signature of Selection in Five Chinese Native Sheep Breeds Adapted to Extreme Environments / A. Abied, A. Bagadi, F. Bordbar [et al.] // Genes. – 2020. – N 11 (5). – P. 494. – DOI: 10.3390/genes11050494.

15. A review on SNP and other types of molecular markers and their use in animal genetics / A. Vignal, D. Milan, M. SanCristobal [et al.] // Genet. Sel. Evol. – 2002. – N 34. – P. 275–305. – DOI: 10.1186/1297-9686-34-3-275.

16. Выпадение волос [Электронный ресурс] // INVITRO [сайт]. – URL: https://www.invitro.ru/library/simptomy/28683/ (дата обращения: 19.06.2022).

17. Mutations within the FGF5 gene are associated with hair length in cats / C. Drögemüller, S. Rüfenacht, B. Wichert [et al.] // Anim. Genet. – 2007. – N 38. – P. 218–221. – DOI: 10.1111/j.13652052.2007.01590.x.

18. Review on genomic regions and candidate genes associated with economically important production and reproduction traits in sheep (Ovies aries) / G. Gebreselassie, H. Berihulay, L. Jiang [et al.] // Animals. – 2020. – N 10. – P. 1–12. – DOI: 10.3390/ani10010033.

19. CRISPR/Cas9-mediated loss of FGF5 function increases wool staple length in sheep / W.R. Li, C.X. Liu, X.M. Zhang [et al.] // FEBS J. – 2017. – N 284. – P. 2764–2773. – DOI: 10.1111/febs.14144.

20. Кharitonenkov A. FGFs and metabolism // Current Opinion in Pharmacology. – 2009. – Vol. 9, N 6. – P. 805–810.

21. Long Y.C., Kharitonenkov A. Hormone-like fibroblast growth factors and metabolic regulation // Biochimica et Biophysica Acta. – 2011. – Vol. 1812, N 7. – P 791–795. – DOI:10.1016/j.bbadis.2011.04.002.

22. Fibroblast growth factor/fibroblast growth factor receptor system in angiogenesis / M. Presta, P. Dell’Era, S. Mitola [et al.] // Cytokine Growth Factor Rev. – 2005. – Vol. 16, N 2. – P. 159–178. – DOI:10.1016/j.cytogfr.2005.01.004.

23. Effect of cysteine-free human fibroblast growth factor-5s mutant (FGF5sC93S) on hair growth / Y.J. Kim, N. Jung, N. Kim [et al.] // Dermatol. Ther. – 2020. – N 33. – P. 14530. – DOI: 10.1111/dth.14530.

24. Itoh N., Ornitz D.M. Evolution of the Fgf and Fgfr gene families // Trends in Genetics. – 2004. – N 20 (11). – P. 563–569. – DOI:10.1016/j.tig.2004.08.007.

25. FGF5 fibroblast growth factor 5 Ovis aries [Электронный ресурс] // National Library of Medicine (sheep) [сайт]. – URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/?term=FGF-5+sheep (дата обращения: 19.06.2022).

26. Research resource: Comprehensive expression atlas of the fibroblast growth factor system in adult mouse / K. Fon Tacer, A.L. Bookout, X. Ding [et al.] // Molecular Endocrinology. – 2010. – Vol. 24, N 10. – P. 2050–2064. – DOI: 10.1210/me.2010-0142.

27. FGF5 is a crucial regulator of hair length in humans / C.A. Higgins, L. Petukhova, S. Harel [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. – 2014. – N 111. – P. 10648–10653. – DOI: 10.1073/pnas.1402862111.

28. Rapid communication: Generation of FGF5 knockout sheep via the CRISPR/Cas9 system / R. Hu, Z.Y. Fan, B.Y. Wang [et al.] // Journal of Animal Science. – 2017. – N 95. – P. 2019–2024. – https://doi.org/10.2527/jas.2017.1503.

29. Screening the key genes of hair follicle growth cycle in Inner Mongolian Cashmere goat based on RNA sequencing / R. Su, G. Gong, L. Zhang [et al.] // Arch. Anim. Breed. – 2020. – N 63. – P. 155–164. – DOI: 10.5194/aab-63-155- 2020.

30. Hattori Y., Yamasaki M., Itoh N. The rat FGF-5 mRNA variant generated by alternative splicing encodes a novel truncated form of FGF-5 // Biochim. Biophys. Acta. – 1996. – N 1306. – P. 31– 33. – DOI: 10.1016/0167-4781(19)60001-1.

31. Миссенс-мутации в кодирующей области генов GH и LEP, ассоциированные с признаками роста у овец породы советский меринос / Л.Н. Скорых, Н.С. Сафонова, Д.А. Ковалев [и др.] // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. – 2021. – № 4 (64). – С. 161–170.

32. Single nucleotide polymorphism in dairy cattle populations of West Siberia / O.S. Korotkevich, M.P. Lyukhanov, V.L. Petukhov [et al.] // Proceedings of the 10th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production, Vancouver, Canada, August 17-22. – Publishing office: Promega, 2014. – P. 487.

33. Полиморфизм белков сыворотки крови свиней сибирской северной породы / Е.В. Камалдинов, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов [и др.] // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2010. – № 4. – Р. 49–51.

34. Ассоциация генотипов β-лактоглобулина у овец романовской породы с гематологическими показателями крови / Е.А. Климанова, З.Т. Поповский, Т.В. Коновалова [и др.] // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2021. – № 4 (61). – С. 126–136.

35. Ассоциация генотипов β-лактоглобулина с некоторыми биохимическими показателями крови овец романовской породы / Е.А. Климанова, Т.В. Коновалова, В.А. Андреева [и др.] // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2020. –№ 4 (57). – С. 82–87.

36. Porchu K., Dzabirski V., Popovski Z. DNA microsatellite informativeness, allele frequencies and their distribution in the genome of Macedonian autochthonous sheep populations // Journal of Agricultural, Food, and Environmental Sciences. – 2020. – N 74. – P. 1–10.

37. Polymorphism of β-lactoglobulin in pramenka sheep breed in Bosnia and Herzegovina / A. Rustempasic, A. Dokso, E. Zecevic [et al.] // Journal of Animal and Plant Sciences. – 2018. – N 28 (1). – P. 337–340.

38. Ecological and biochemical evaluation of elements contents in soils and fodder grasses of the agriculturallands of Siberia / A.I. Syso, M.A. Lebedeva, A.S. Cherevko [et al.] // J. Pharm. Sci. and Res. – 2017. –N. 9 (4). – P. 368–374.

39. Influence of anthropogenic pollution on interior parameters, accumulation of heavy metals in organs and tissues, and the resistance to disorders in the yak population in the republic of Tyva / O.I. Sebezhko, V.L. Petukhov, R.B. Chysyma [et al.] // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. – 2017. – N 9. – P. 1530–1535.