Identificação de regiões com variações no número de cópias dos segmentos de DNA em bovinos de leite
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Data
2018-02-23
Autores
Chud, Tatiane Cristina Seleguim [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Com o avanço das tecnologias genômicas, permitiu-se detectar no genoma de humanos e animais domésticos elevado número de variações estruturais cromossômicas, como variação no número de cópias (CNV). No melhoramento genético de animais domésticos, CNVs podem auxiliar no entendimento da variabilidade genética de características de importância econômica, pois a maioria dessas regiões influenciam a expressão de genes com funções biológicas específicas. Com a finalidade de verificar possíveis relações de CNVs com características de sanidade, reprodutivas e produtivas em rebanhos leiteiros, o objetivo deste trabalho foi detectar e caracterizar CNVs em bovinos da raça composta Girolando (Gir X Holandês), identificar CNVs específicas em animais Girolando oriundas de animais da raça Gir e Holandês e investigar a diferenciação populacional entre as três raças por meio da variação no número de cópias nas regiões próximas aos genes anotados no genoma bovino. Para detecção das CNVs por meio dos dados de painel de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP), no capítulo 2, foram utilizados registros de 1.607 vacas genotipadas com painel de SNP de média densidade (50K SNP) e de 280 touros genotipados com painel de alta densidade (HD SNP). A detecção foi realizada por meio do modelo oculto de Markov implementado pelo programa PennCNV. Foram utilizados dois touros ressequenciados para identificação das CNVs pelo método “read -depth” por meio dos dados de sequenciamento de nova-geração (NGS). Um total de 203 e 213 regiões candidatas de CNVs foram selecionadas pelos painéis de 50K e HD, respectivamente. Deleções e duplicações relacionadas a resistência a parasitas, susceptibilidade à doenças e reprodução, foram encontradas principalmente nos cromossomos BTA 5 e BTA 17. A detecção e caracterização das CNVs realizadas em bovinos de leite de raça composta demonstrou melhor entendimento das características de adaptabilidade ao clima tropical, como resistência à doenças e eficiência reprodutiva. No capítulo 3, foram utilizados cinco animais da raça Holandês, 14 animais da raça Gir e dois animais da raça Girolando. Após o alinhamento do genoma foi realizada a detecção das CNVs pela metodologia baseada em “read-depth”. A estatística VST.foi calculada pela média do número de cópias nas regiões próximas aos genes anotados no genoma bovina. Genes relacionados com fertilidade (MEPCE, ASB3) e susceptibilidade às doenças (HLX, MIR-455) foram anotados nas regiões específicas compartilhadas entre Girolando e as raças formadoras (Gir e Holandês). Os valores de VST variaram de -0,37 a 0,98. Os genes AOX1, SLBP, TACC3 e PRAME, apresentaram elevado VST, indicando diferenciação populacional pelo número de cópias, possivelmente originárias durante os processos de domesticação das subespécies. Regiões especificas de CNVS foram identificadas nos animais Girolando provenientes do Gir e do Holandês. O estudo de diferenciação populacional evidenciou seleção positiva no genoma de animais da raça Gir e Girolando para características relacionadas à adaptação desses animais aos ambientes de clima tropical, possivelmente originadas do processo de domesticação.
The advances of the genomic technologies has enabled to identify a high number of chromosomal structural variations in human and domestic animal genomes, such as copy number variation (CNV). In animal breeding, CNVs may assist to understand genetic variability of the economic important traits due most of the CNVs influence gene expression with specific biological functions. To identify possible CNVs linked to health, reproductive and productive traits in dairy cattle, the objective of this work was to detect and to describe CNVs in Girolando cattle (Gir x Holstein), to identify breed-specific CNV regions in Girolando from Gir and Holstein, and to investigate the population differentiation among the breeds using the copy number located on regions within annotated genes. In chapter 2, the CNV detection using single-nucleotidepolymorphism (SNP) panel was carried out on 1.607 females genotyped with the medium-density SNP panel (50K SNP) and 280 bulls genotyped with high-density panel (HD SNP) using Hidden Markov model implemented by PennCNV software. CNV calling also was perform using read-depth method applied on next-generation sequencing (NGS) data from two bulls resenquenced. A total of 203 and 213 CNVs candidate’s regions were picked using 50K e HD panels, respectively. Deletions and duplications related to parasite resistance, to disease susceptibility, and to reproductive efficiency was observed mainly located on chromosome BTA 5 and BTA 17. The detection and characterization of the CNVs in composite dairy cattle breed demonstrated better understanding of the traits, such disease resistance and reproductive efficiency. In chapter 3, the CNV calling was carried out on three Girolando bulls, 14 Gir bulls, and five Holstein bulls resequenced using the “readdepth” method implemented by CNVnator software. The VST statistic was calculated for the average of the copy number in regions located near annotated genes. Genes linked to fertility (MEPCE, ASB3) and disease susceptibility (HLX, MIR-455) were mapped on specific regions shared between Girolando and the pure-breeds (Gir ans Holstein). VST values ranged from -0.37 to 0.98. The genes AOX1, SLBP, TACC3 and PRAME, showed high VST, indicating high level of the population differentiation for the copy number located on the regions near of these genes. We found CNVR regions in Girolando specific from Gir and Holstein. The population differentiation study evidenced positive selection in genome of the Gir and Girolando animals for traits related to the adaptability of the breeds in tropical environmental may have originated from the domestication process.
The advances of the genomic technologies has enabled to identify a high number of chromosomal structural variations in human and domestic animal genomes, such as copy number variation (CNV). In animal breeding, CNVs may assist to understand genetic variability of the economic important traits due most of the CNVs influence gene expression with specific biological functions. To identify possible CNVs linked to health, reproductive and productive traits in dairy cattle, the objective of this work was to detect and to describe CNVs in Girolando cattle (Gir x Holstein), to identify breed-specific CNV regions in Girolando from Gir and Holstein, and to investigate the population differentiation among the breeds using the copy number located on regions within annotated genes. In chapter 2, the CNV detection using single-nucleotidepolymorphism (SNP) panel was carried out on 1.607 females genotyped with the medium-density SNP panel (50K SNP) and 280 bulls genotyped with high-density panel (HD SNP) using Hidden Markov model implemented by PennCNV software. CNV calling also was perform using read-depth method applied on next-generation sequencing (NGS) data from two bulls resenquenced. A total of 203 and 213 CNVs candidate’s regions were picked using 50K e HD panels, respectively. Deletions and duplications related to parasite resistance, to disease susceptibility, and to reproductive efficiency was observed mainly located on chromosome BTA 5 and BTA 17. The detection and characterization of the CNVs in composite dairy cattle breed demonstrated better understanding of the traits, such disease resistance and reproductive efficiency. In chapter 3, the CNV calling was carried out on three Girolando bulls, 14 Gir bulls, and five Holstein bulls resequenced using the “readdepth” method implemented by CNVnator software. The VST statistic was calculated for the average of the copy number in regions located near annotated genes. Genes linked to fertility (MEPCE, ASB3) and disease susceptibility (HLX, MIR-455) were mapped on specific regions shared between Girolando and the pure-breeds (Gir ans Holstein). VST values ranged from -0.37 to 0.98. The genes AOX1, SLBP, TACC3 and PRAME, showed high VST, indicating high level of the population differentiation for the copy number located on the regions near of these genes. We found CNVR regions in Girolando specific from Gir and Holstein. The population differentiation study evidenced positive selection in genome of the Gir and Girolando animals for traits related to the adaptability of the breeds in tropical environmental may have originated from the domestication process.
Descrição
Palavras-chave
Bos taurus indicus, Bos taurus taurus, divergência populacional, Genômica, sequenciamento de nova-geração, genomic, next-generation sequencing, population differentiation