Značenje Booroola gena (FecB) u ovaca

Stručna rasprava

Amela Mašala
Mr. sc. Amela Mašala, dipl. biol., Inspekt-RGH d.o.o., Sarajevo, BiH

Prenešeno iz časopisa VETERINARSKA STANICA br.1/2014.[download/preuzmi pdf ovdje]

Uvod Morfološko – fiziološke osnove reprodukcije ovaca Genetska osnova plodnosti Gen za plodnost – FecB Podrijetlo i povijest Booroola merino ovaca Molekularna osnova Booroola mutacije Molekularna osnova i utvrđivanje Booroola mutacije Zaključak Sažetak Literatura Abstract

Uvod

Genetska varijabilnost domaćih životinja zadnjih se desetljeća bitno smanjila reduciranjem broja pasmina koje se koriste u intenzivnoj proizvodnji, intenzivnom selekcijom populacija, uvođenjem novih reproduktivnih tehnika kao što je umjetna oplodnja (Kantanen i sur., 1995.). Međutim, tijekom druge polovine dvadesetog stoljeća spoznalo se da gubitak svake pasmine predstavlja nacionalno i globalno osiromašenje, primarno u genetskom pogledu, budući da svaka pasmina ima posebnu i neponovljivu kombinaciju gena u kojem je akumulirana tisućljetna borba s okolišnim prilikama i čovjekov usmjeren selekcijski rad. Vrijednost određenih kombinacija gena možda trenutno ne razumijemo, no u budućnosti će svakako biti od ključne važnosti u prilagodbi postojećih ili oblikovanju novih pasmina.

Zadnjih desetljeća u svijetu je primjetan globalan napredak i ekonomski potencijal u genetskim resursima, a svjedoci smo pokretanja inicijativa i brige za očuvanje nacionalnih animalnih genetskih resursa. Problem nestajanja pasmina intenzivirao je uporabu metoda analize deoksiribonukleinske kiseline (DNK) u programima očuvanja ugroženih animalnih genetskih resursa (Ivanković, 2005.).

U ovaca su do danas pronađena tri gena za plodnost i to: Booroola gen za plodnost (FecB), odnosno BMPR – IB (engl. bone morphogenic protein receptor 1B), poznat i kao activin receptor – like kinase 6 (ALK – 6) (Souza i sur., 2001., Wilson i sur., 2001.), GDF – 9 (engl. growth differentiation factor 9), poznat i kao FecG (Hanrahan i sur., 2004.) i BMP – 15 (engl. bone morphogenic protein 15) poznat kao FecX (Galloway i sur., 2000., Hanrahan i sur., 2004.).
Reprodukcija ovaca, posebno onih genetski predodređenih za janjenje većeg broja potomaka, jedna je od mogućnosti za povećanje stočnog fonda.

Istraživanje genoma dubske pramenke na janjenje većeg broja potomaka predstavlja istraživački poduhvat, u smislu pronalaženja odgovora na pitanja je li ono genetski predodređeno ili je uvjetovano staništem, hranidbom te endokrinim čimbenicima. Pretpostavka je da genetska predispozicija za janjenje većeg broja potomaka može biti i posljedica križanja s drugim pasminama ovaca (Mioč i sur., 2000.).

Kod heterozigota ovaj učinak rezultira povećanjem broja jajnih stanica za jednu do dvije, odnosno uvećanjem stada za jedno janje po janjenju. BMPR – 1B svoj učinak izražava na razini jajnika, pri čemu hibridizacija in situ otkriva specifičnu lokaciju djelovanja na granuloza stanice i oocite. Booroola ovce imaju mutaciju (Glu249Arg) na poziciji 249 intracelularne domene jednog od receptora koštanog morfogenetskog proteina. Ta mutacija nije utvrđena kod jedinki koje filogenetski nisu povezane s Booroola merino ovcama (Mulsant i sur., 2001.).

▲

Morfološko – fiziološke osnove reprodukcije ovaca

Ovce su domaće životinje koje odlikuje sezonski ritam reprodukcije.

On se odvija pod utjecajem podneblja u kojem dominira utjecaj dnevne svjetlosti na neuro-endokrini sustav ovaca. Smanjivanjem duljine dana dolazi do aktiviranja hipofize i izlučivanja njenih hormona (folikulostimulirajućeg hormona – FSH i luteinizirajućeg hormona – LH) koji pokreću sve daljnje reproduktivne procese. Na skraćivanje svjetlosti posebno su osjetljive primitivne pasmine, dok ta pojava nije tako drastično izražena kod plemenitih pasmina. Neki čimbenici, kao što su: klima, hranidba i osobitosti pasmine, isto tako mogu utjecati na trajanje sezonske spolne aktivnosti ovaca. Dakle, ovce su sezonski poliestrične životinje čija je reprodukcija biološki jasno uređena.

Razlike u pogledu duljine spolnog ciklusa dolaze u prvom redu uslijed osobina pojedinih pasmina. Estrus ovaca traje 24 do 72 sata s prosjekom od 35 sati, kada oko 75% ovaca manifestira estrus (Craplet i Thibier, 1980.).

Vrijeme postizanja spolne zrelosti ne ovisi samo o uzrastu, nego je i rezultat utjecaja brojnih čimbenika (genetskih i paragenetskih), kao što su: pasmina, križanje, križanje u srodstvu ili tzv. inbreeding, tjelesna masa i intenzitet porasta, način hranidbe, okolišni čimbenici, klima, veličina grupe, kretanje i dr. Čimbenici okoliša mogu pojačati ili zaustaviti sintezu GnRH (gonadotropni releasing hormon). Kod mladih domaćih životinja može doći do ubrzanog razvitka spolne zrelosti zbog promjene štale i/ili transporta, uslijed povećanog izlučivanja kortizola.

U ovaca po pravilu ovulira jedna jajna stanica, rjeđe dvije ili više, tako da može biti oplođeno i više jajnih stanica za vrijeme jednog estrusa, odnosno mogu se ojanjiti dvoje i više janjadi pri jednom partusu. Ovulacija kod većeg postotka ovaca nastaje tijekom noći, tako da popodnevna parenja imaju prednost nad jutarnjim.
Ovca se može držati u priplodu u iznimnim slučajevima 10 i više godina.

Prosječno se drži 5 godina (4 do 6), a onda se zamjenjuje podmlatkom koji je uzgojen za zamjenu. Praktično, ovce se drže u priplodu dok se redovno janje i daju prosječne količine vune i mlijeka (Gutić i sur., 2006.).

▲

Genetska osnova plodnosti

Reproduktivni postotak reguliran je genetskim i okolišnim čimbenicima i jedno je od najvažnijih ekonomskih svojstava u animalnoj proizvodnji. Sam proces selekcije usmjeren je ka povećanju broja ovulatornih folikula koji varira između vrsta i pasmina (Hanrahan i Quirke, 1985.).

Oocita izlučuje koštani morfogenetski protein 15 koji je bitan za razvoj folikula kod glodavaca, ovaca i ljudi (McNatty i sur., 2003., Di Pasquale i sur., 2004., Shimasaki i sur., 2004.), a dokazano je i da regulira i postotak ovulacije u ovaca (Galloway i sur., 2000., Hanrahan i sur., 2004., Juengel i sur., 2004.). Uloge koštanog morfogenetskog proteina 15 razlikuju se među vrstama. Njegov nedostatak, kod miševa na primjer, prouzroči manje nedostatke u razvoju folikula (Dong i sur., 1996.), dok su ovce s inaktivirajućim mutacijama neplodne (Galloway i sur., 2000., Hanrahan i sur., 2004.). Ova zapažanja se vjerovatno odnose na razlike u odgovoru granuloznih stanica na BMP – 15. BMPR – 1B je identificiran kao potencijalni receptor i za koštani morfogenetski protein 15 (Moore i sur., 2003.) i predložen je kao temeljni mehanizam u povećanju postotka ovuliranja u nekih pasmina ovaca.

Pojava mutacije na BMPR – 1B povezuje se s abnormalnim postotkom ovulacije (Tisdall i sur., 1995.), a povećanje postotka ovulacije proučavano je kod ovaca koje su homozigotni nositelji mutacije (Mulsant i sur., 2001., Souza i sur., 2001.).

Velike genetske varijacije u postotku ovulacije i veličini stada proučavane su kod različitih pasmina ovaca. Kod Booroola merino pasmine one su genetski kontrolirane ekspresijom jednog gena dominirajućeg učinka, nazvanim Booroola gen za plodnost (FecB) (Davis, 2004.). Do sada su u ovaca pronađena tri gena odgovorna za plodnost i to: BMPR – IB, poznat i kao FecB (Mulsant i sur., 2001., Souza i sur., 2001., Wilson i sur., 2001.), GDF – 9, poznat i kao FecG (Hanrahan i sur., 2004.) i BMP – 15 poznat kao FecX (Galloway i sur., 2000., Hanrahan i sur., 2004.). Sva tri gena za plodnost pripadaju superporodici faktora transformiranja rasta (Fabre i sur., 2006.). Članovi superporodice TGF – β (engl. transforming growth factor – β) su multifunkcionalni proteini koji reguliraju rast i diferenciranje mnogih tipova stanica i imaju važnu ulogu tijekom embriogeneze sisavaca.

GDF – 9 gen u ovaca lociran je na kromosomu 5 (Sadighi i sur., 2002.). Mutiranje na GDF – 9 genu (FecG^H: visoki fertilitet) prouzroči veću plodnost u Belclare i Cambridge ovaca (Hanrahan i sur., 2004.). GDF – 9 izražava djelovanje u oociti i to od primarnog stadija folikularnog rasta do ovuliranja (McGrath i sur., 1995., Laitinen i sur., 1998.). Isto tako, BMP – 15, lociran na X kromosomu, svoje specifično djelovanje izražava u oociti. Mutiranje na BMP – 15 može doprinijeti većoj plodnosti kod Romney, Belclare, Cambridge i Lacaune pasmina ovaca (Galloway i sur., 2000., Hanrahan i sur., 2004., Bodin i sur., 2007.). Poznato je pet neovisnih mutacija na BMP – 15 genu koje utječu na postotak ovulacije – Inverdale (FecX¹), Hanna (FecX^H), Belclare (FecX^B), Galway (FecX^G) i Lacaune (FecX^L).

Slika 1. Mapa kromosoma 6 s FecB lokusom (Wilson i sur., 2001.)

▲

Gen za plodnost – FecB

FecB se nasljeđuje kao autosomalno dominantno svojstvo s velikim učinkom na postotak ovulacije. Booroola lokus (FecB) je lociran na kromosomu 6q23 – 31 kod ovaca, što je ekvivalentno humanom kromosomu 4q21 – 25 (Montgomery i sur., 1994.) (Slika 1.). Visoka plodnost kod Booroola merino ovaca povezana je s mutacijom (Glu249Arg) u visoko – konzerviranoj intracelularnoj kinaza – signalizirajućoj domeni BMPR – IB, lociranoj na lokusu FecB, a čija je ekspresija u jajnicima i granuloza stanicama (Mulsant i sur., 2001., Souza i sur., 2001., Wilson i sur., 2001.). Prvi DNK marker test za Booroola gen, lociran na kromosomu 6 sintetiziran je 1993. godine (Montgomery i sur., 1993.).

Podrijetlo i povijest Booroola merino ovaca

U sklopu radionice o Booroola merino ovcama u Australiji, Armidale, Piper i Bindon su 1982. na osnovu analize ulaznih podataka napisali izvještaj o veličini stada kod Booroola merino ovaca. Zaključili su da ove „ozbiljno uvećane mogućnosti iznimne plodnosti Booroola merino ovce mogu biti rezultat djelovanja jednog glavnog gena (ili vrlo vjerojatnije vezane grupe gena) koji utječe na postotak ovulacije“. Postojanje se glavnog gena odgovornog za plodnost po prvi put kao ideja pojavljuje u istraživačkim radovima. U to vrijeme, skeptici su sumnjali da reprodukcija, kao kompleksan proces, može biti pod utjecajem samo jednog gena. Uvjerljiv dokaz u korist Piperove i Bindonove hipoteze pružen je dva desetljeća kasnije kada su tri grupe istraživača, skoro u isto vrijeme, otkrile da je plodnost u Booroola merino ovaca rezultat mutacije na BMPR – 1B (Mulsant i sur., 2001., Souza i sur., 2001., Wilson i sur., 2001.).

U međuvremenu se pojam glavnih gena koji utječu na plodnost ovaca nije više smatrao genetičkom dogmom. Mutaciju BMP – 15 gena, poznatog i kao GDF9B, odgovornog za visoku plodnost u Inverdale ovce, otkrili su Galloway i sur. 2000. godine.

Dokazi o segregaciji glavnih gena, zabilježeni u različitih pasmina ovaca, pristizali su iz svih krajeva svijeta. Glavni gen je obično onaj kod kojega razlika između homozigota iznosi najmanje 0,5 standardne devijacije. Samo jedna kopija gena povećava postotak ovulacije za više od 0,2 (Davis, 2004.).

Podatci o veličini stada (Piper i Bindon, 1982.) i postotku ovulacije (Davis i sur., 1982.) kod Booroola merino ovaca i njihovih križanaca pružili su dokaze o segregaciji autosomalnog (glavnog) gena (FecB), njegovom učinku na postotak ovulacije i djelomično dominirajućim utjecajem na veličinu stada. Ovce koje naslijede jednu kopiju Boroola gena od jednog roditelja produciraju oko 1 do 2 puta više jajnih stanica, dajući za oko 1 janje više po janjenju. Homozigotni nositelji produciraju oko 3 puta više jajnih stanica što rezultira s 1 do 2 janjeta više po janjenju. Udruženje Booroola Sheep Society s Novog Zelanda osnovalo je 1980. godine prvi registar za glavne gene odgovorne za plodnost u ovaca koji su predstavljeni u tabeli 1.

Tabela 1. Poznati geni odgovorni za plodnost u ovaca (Davis, 2004.)

Prvi DNK marker test za Booroola gen imao je točnost od 90% i oslanjao se na tri marker gena locirana u neposrednoj blizini Booroola gena. Booroola status zahtijevao je određivanje tog markera kod roditeljskih jedinki. Marker test prihvatilo je udruženje Booroola Sheep Society s Novog Zelanda kao alternativu genetičkom testiranju potomstva s ciljem certificiranja ovnova kao nositelja gena.

Veliki preokret uslijedio je 2001. godine kada je grupa istraživača iz AgResearch Invermay agrikulturnog centra s Novog Zelanda, INRA (engl. National Institute for Agricultural Research) iz Francuske i Univerziteta u Edinburgu iz Škotske otkrila da ovce nositelji Booroola gena imaju mutaciju na BMPR – 1B koja se odražava na jajnike (Mulsant i sur., 2001., Souza i sur., 2001., Wilson i sur., 2001.). Otkriće mutacije BMPR – 1B gena omogućilo je da se komercijalni DNK testovi razviju sa 100% točnošću i da ne zahtijevaju podatke o roditeljima.
Test je prvi put izveden u Laboratoriju GenomNZTM, AgResearch Invermay agrikulturnog centra.

Dostupnost novog pouzdanog testa, bez zahtjeva o roditeljskim podatcima, pružila je i nove informacije o mogućem podrijetlu Booroola merino ovce. Tako su nedavne istraživačke studije o podrijetlu gena FecB odvele istraživače do patuljaste Garola ovce u sjeveroistočnoj Indiji (Davis i sur., 2002.). Garola ovca (poznata još i kao bengalska ovca) uvezena je u Australiju 1792. godine (Turner, 1982.) i vrlo je vjerovatno da je Booroola merino direktni potomak ove ovce. Prisustvo Booroola gena (Davis i sur., 2002.) objašnjava plodnost Javanske ovce iz Indonezije, poznate kao i FecJ (Bradford, 1991.).

Australski Booroola merino nositelj FecB gena uzgaja se u najmanje 13 zemalja (Davis, 2004.) zajedno s pasminama predaka nositelja BMPR – 1B mutacije u Indiji i Indoneziji (Davis i sur., 2002.).

Prvi istraživački radovi na Booroola merino ovcama (Bindon, 1984., Bindon i sur., 1985.) bili su otežani zbog činjenica da se Booroola fenotip izražava preko postotka ovulacije i broja potomaka kod ovaca. Prve studije iz fiziologije jajnika kod merino ovce, nositelja FecB gena, su rezultirale zaključcima da one imaju manji preovulatorni folikul s manjim brojem granuloza stanica i prema tome manjim žutim tijelom (lat. corpus luteum) (Scaramuzzi i sur., 1981., Baird i sur., 1982.). Ta su početna zapažanja potvrđena i proširena sveobuhvatnim nizom eksperimenata koje su proveli McNatty i suradnici s Novog Zelanda 1985. godine. U ovaca pasmine Romney marsh, nositelja FecB gena, dokazano je da mali antralni folikul prerano sazrijeva uslijed razvoja receptora za LH na membranama granuloza stanica promjera od 2,5 do 3,5 mm, u usporedbi s folikulom od 4 do 6 mm kod nenositelja gena (Henderson i sur., 1985.). Studije pokazuju da razlike u postotku ovulacije kod nositelja FecB gena nisu vezane s razlikama u ukupnom broju antralnih folikula već sa smanjenim opsegom atrezije, što rezultira ovulacijom velikog broja manjih folikula. Manja veličina ovulatornih folikula objašnjena je u istraživanju estradiola jajnika (Baird i sur., 1982., Souza i sur., 1997.), androgena (Souza i sur., 1997.) i inhibina A (Souza i sur., 1997.). Iako je od pronalaska FecB gena pršlo preko dva desetljeća, njegov biološki mehanizam djelovanja nije u potpunosti razjašnjen (Mulsant i sur., 2001., Yan i sur., 2005.).

▲

Molekularna osnova Booroola mutacije

Tijekom 2001. godine tri grupe istražitelja (Mulsant i sur., 2001., Souza i sur., 2001., Wilson i sur., 2001.) uočile su da je povećanje plodnosti Booroola ovaca povezano s točkastom asinonimnom mutacijom (prelaz A u G) na poziciji 830 (GenBank pristupni broj AF312016) koja rezultira izmjenom aminokiselinske sekvence, odnosno prijelazom glutamina Arg) na poziciji 249 u arginin (Gln BMPR – 1B proteina.

Otprilike u isto vrijeme identificirane su druge spontane mutacije koje dovode do promjena u postotku ovulacije u ovaca, što ukazuje na veći utjecaj liganda nego receptora superporodice TGF – β. Naime, signaliziranje putem heteromernog kompleksa receptora između članova TGF – β superporodice odvija se preko receptora tipa 1 i tipa 2. Nakon vezivanja liganda, receptor tipa 2 pronalazi neligandni vezujući receptor tipa 1 te se povezuju u kompleks, što za rezultat ima fosforilaciju signalizirajućeg proteina nazvanog R – Smad protein (engl. Receptor regulated SMAD) (Rey i sur., 2003.).

Identitet liganda koji signaliziraju preko receptora BMPR – 1B u jajniku ovaca do danas je nerazjašnjen. Istraživanja rađena na stanicama koje nisu podrijetlom iz jajnika pokazala su da postoji ograničen broj liganada TGF – β familije koje nakon vezivanja receptora tipa 2 koriste BMPR – 1B. To uključuje BMP – 2, 4, 6, 7 i 15 i AMH (engl. anti – Műllerian hormon) (Shi i Massague 2003., Miyazono i sur., 2005.). Nasuprot tome, čini se vjerojatnim da GDF – 9 koristi TGFBR1 (engl. transforming growth factor beta receptor 1)/ALK5 (engl. activin receptor – like kinase 5) kao svoj tip 1 receptora (Mazerbourg i sur., 2004.). Slična raznolikost je uočena i kod tipa 2 receptora. Tip 2 receptora AMH (engl. anti – Műllerian hormon receptor type II, AMH – R2) je jedinstven i ne veže se s drugim članovima TGF – β superporodice, tako da BMP 2, 4, 6, 7, 15 i GDF – 9 u stvari koriste BMPR – II kao njihov tip 2 receptora (Shi i Massague, 2003., Juengel i sur., 2004.). Dakle, u Inverdale (FecXI) i Hanna (FecXH) ovaca, identificirane su odvojene točkaste mutacije u genu BMP – 15, lociranom na X kromosomu, koje odgovaraju lokacijama kodirajućeg regiona za BMP – 15 čimbenika rasta zrelog peptida (Galloway i sur., 2000.). Karakteristika ovih mutacija je da su heterozigoti, nositelji mutacija FecXI ili FecXH, imali veći postotak ovulacije i veličinu stada u odnosu na jedinke bez mutacije gena dok su homozigoti bili sterilni (Davis i sur., 2001.). Slično tome, u Cambridge i Belclare ovaca, mutacije na BMP – 15 i GDF – 9 vodile su evidentnom povećanju u postotku ovulacije (Hanrahan i sur., 2004.). Campbell i sur. 2006. godine predstavili su specifične ekspresije BMP – 6, BMP – 15, GDF – 9 i AMH kako u oociti tako i u somatskoj stanici folikula jajnika u ovaca. AMH – R2 ekspresija je opisana u jajniku ovaca (McNatty i sur., 2007.) te je proučavan i odgovor granuloza stanica na AMH in vitro (Campbell i sur., 2005.).
Kao što je i navedeno sve komponente ovog regulatornog sustava izražene su u jajniku ovaca.

▲

Molekularna osnova i utvrđivanje Booroola mutacije

Jednim od projekata COGNOSAG (engl. Committee on Genetic Nomenclature of Sheep and Goats), koji se temeljio na sekvencioniranju molekule DNK, pokazano je da u svim genima postoji polimorfizam nukleotida (engl. single nucleotide polimorphysm, SNP), koji ne mora nužno dovesti do nastanka polimorfnog proteina bilo zbog lokacije polimorfizma introna bilo zbog prirode degeneriranog koda tripleta nukleotida.

Slika 2. Proces amplifikacije DNK PCR metodom (Zgonjanin - Bosić, 2009.) — Slika 2. Proces amplifikacije DNK PCR metodom (Zgonjanin – Bosić, 2009.)

Polimorfizam je zamjena nukleotida u molekuli DNK, uobičajena u populaciji, pri čemu se niti jedan alel ne smatra „standardnim“. Umjesto toga, postoje dva ili nekoliko podjednako zastupljenih sljedova DNK. Smatra se da granica između polimorfizma i mutacije iznosi 1%. Drugim riječima, da bi se promjena slijeda nazvala polimorfizmom, učestalost u populaciji mora biti od jedan ili više posto (Li i Grauer, 1991.). Ako je učestalost manja od 1%, tada se promjena u slijedu DNK smatra mutacijom.

Mutacija je isto tako promjena slijeda nukleotida u molekuli DNK, pri čemu u populaciji postoji prevladavajući tip alela.
Za razliku od polimorfizma, mutacija dovodi do nastanka slijeda nukleotida koji je vrlo rijedak u populaciji i nerijetko se manifestira bolešću, odnosno određenim patološkim fenotipom.
Polimorfne promjene u molekuli DNK najčešće nisu razlogom nastanka bolesti. Naime, one se u pravilu najčešće nalaze u nekodirajućim područjima molekule DNK i njihovo se postojanje, stoga, ne odražava na građu i funkciju proteina. Polimorfizmi se, u prosjeku, pojavljuju jednom na 250 baza, čineći tako više od 3 milijuna varijacija u genomu ovaca.

Polimorfizam DNK može biti izazvan različitim mehanizmima, između ostalih rekombiniranjem i greškama nastalim tijekom repliciranja molekule DNK (Jadan, 2004.).
Prisutnost se gena može otkriti različitim metodama, kao što su: metoda lančane reakcije polimerazom (engl. polymerase chain reaction, PCR), metoda cijepanja odsječaka DNK određenim restrikcijskim endonukleazama (engl. restriction fragment length polymorphism, RFLP) i njena kombinacija s PCR (PCR-RFLP), BAMPER metoda koja se temelji na bioluminiscenciji pirofosfata nastalih u specifičnim „početnica – produljenim“ reakcijama (engl. Bioluminometric Assay Coupled With Modified Primer Extension Reactions, BAMPER) te bioinformatičkim programima kojima je moguće izračunati mjesto SNP (engl. Immunoblot/Genoblot Scanning System – WGSA Whole – Genome Shotgun Assembly) (Matsuzaki i sur., 2004.).
Posebno značenje imaju metode PCR i RFLP.
PCR Lančana reakcija sinteze DNK korištenjem DNK polimeraze je postupak umnožavanja DNK in vitro, tijekom kojeg se umnožavaju (ciljano amplificiraju) željeni sljedovi nukleotidnih sekvenci.
RFLP je jedna od metoda kojima se otkriva polimorfizam odsječka molekule DNK. Metoda se temelji na spoznaji da postojanje određenog polimorfnog nukleotida u određenom odsječku DNK dovodi do stvaranja novog, odnosno uklanjanja postojećeg restrikcijskog mjesta za određenu restrikcijsku endonukleazu.

▲

Zaključak

Kroz dugo postojanje različitih civilizacija na prostoru regije domestificirane su mnoge pasmine životinja. Mnoge od njih su s vremenom poprimile atribute jedinstvenih genotipova pa danas predstavljaju izdiferencirane oblike genetskog fonda domaćih životinja svojstvenih regiji kojoj pripadaju. Naročitom raznolikošću se ističu pasmine konja, goveda, ovaca, koza, svinja, pasa i golubova. Opisano značenje Booroola gena nedvojbeno ukazuje na potrebu za istraživanjem, s ciljem utvrđivanja prisutnosti ili odsustva FecB gena u populaciji. U slučaju odsustva gena u ispitivanoj populaciji, poželjno je razmatranje uvoza određenog broja grla ovaca nositelja FecB gena s ciljem unaprjeđenja stočnog fonda i bioraznolikosti. Isto tako, prilikom razmatranja opcije uvoza grla nositelja FecB gena potrebno je obratiti pozornost i na proizvodne/fiziološke mogućnosti pasmine nositelja FecB gena, s obzirom da sve pasmine nositelji navedenog gena nemaju odgovarajuće proizvodne karakteristike.
Dodatna istraživanja su neophodna kako bi se utvrdilo je li u našim uvjetima držanja moguće preživljavanje Booroola merino pasmine, odnosno pasmina koji nemaju genetsku predispoziciju za držanje u planinskim uvjetima.

▲

Sažetak

Raspoloživa genetička raznolikost predstavlja izuzetan resurs i moćan potencijal u proizvodnji zdrave i kvalitetne hrane. U bliskoj budućnosti bogatstvo jedne zemlje mjerit će se raznolikošću i potencijalima sadržanim u genetskim resursima životinja.
Poznavanje genetskih predispozicija ovaca u mnogome bi unaprijedilo kako proizvodnju prehrambenih proizvoda, tako i stočni fond.
Posebno značenje u smislu produktivnosti ovaca podrazumijeva veći broj janjadi za što je zaslužan, među ostalim, Booroola gen za plodnost (FecB). Naime, FecB povećava postotak ovulacije i veličinu stada ovaca, odnosno omogućava janjenje većeg broja potomaka, što je od velikog značenja s aspekta povećanja stočnog fonda.

▲
Literatura [… prikaži]

1. BAIRD, D. T., M. M. RALPH, R. F. SEAMARK, F. AMATO and B. M. BINDON (1982): Pre-ovulatory follicular activity and estrogen secretion of high (Booroola) and low fecundity Merino ewes. Proceedings of the Australian Society of Reproductive Biology 14, 83.
2. BINDON, B. (1984): Reproductive biology of the Booroola Merino sheep. Australian J. Biol. Sci. 37, 163–189.
3. BINDON, D., L. PIPER, L. CUMMINS, T. O’SHEA, M. HILLARD, J. FINDLAY and D. ROBERTSON (1985): Reproductive endocrinology of prolific sheep: studies of the Booroola Merino. In: LAND, R. B., D. W. ROBINSON: Genetics of reproduction in sheep. Butterworths, London (217-235).
4. BODIN, L., E. D. PASQUALE, S. FABRE, M. BONTOUX, P. MONGET, L. PERSANI and P. MULSANT (2007): A novel mutation in the bone morphogenetic protein 15 gene causing defective protein secretion is associated with both increased ovulation rate and sterility in Lacaune sheep. Endocrinology 148, 393–400.
5. BRADFORD, G. E., I. INOUNU, L. C. INIGUEZ, B. TIESNAMURTI and D. L. THOMAS (1991): The prolificacy gene of Javanese sheep. In: ELSEN, J. M., L. BODIN, J. THIMONIER: Major Genes for Reproduction in Sheep. Inra, Paris, France (67–73).
6. CAMPBELL, B. K., S. SHARMA, S. SHIMASAKI and D. T. BAIRD (2005): Effect of AMH, BMP-15 and GDF-9 on FSH induced differentiation of sheep granulosa cells. Biol. Reprod. 72, 241-255.
7. CAMPBELL, B. K., C. J. SOUZA, A. J. SKINNER, R. WEBB and D. T. BAIRD (2006): Enhanced response of granulosa and theca cells from sheep carriers of the FecB mutation in vitro to gonadotropins and bone morphogenetic protein- 2, -4, and -6. Endocrinology 147, 1608–1620.
8. CRAPLET, C. and M. THIBIER (1980): Anatomie et physiologie du blier. Le mouton. Tome, Vigot, Paris. 143-159.
9. DAVIS, G. H., K. G.,DODDS, R. WHEELER and N. P. JAY (2001): Evidence that an imprinted gene on the X chromosome increases ovulation rate in sheep. Biol. Reprod. 64, 216–221.
10. DAVIS, G. H., S. M. GALLOWAY, I. K. ROSS, S. M. GREGAN, J. WARD, B. V. NIMBKAR, P. M. GHALSASI, C. NIMBKAR, G. D. GRAY, O. SUBANDRIYO, I. INOUNU, B. TIESNAMURTI, E. MARTYNIUK, E. EYTHORSDOTTIR, P. MULSANT, F. LECERF, J. P. HANRAHAN, G. E. BRADFORD and T. WILSON (2002): DNA tests in prolific sheep from eight countries provide new evidence on origin of the Booroola (FecB) mutation. Biol. Reprod. 66, 1869–1874.
11. DAVIS, G. H., G. W. MONTGOMERY, A. J. ALLISON, R. W. KELLY and A. BRAY (1982): Segregation of a major gene influencing fecundity in progeny of Booroola sheep. J. Agricult. Res. 25, 525-529.
12. DAVIS, G. H. (2004): Major genes affecting ovulation rate in sheep. Genetics Selection Evolution 37, S11–S23.
13. DI PASQUALE, E., P. BECK-PECCOZ and L. PERSONI (2004): Hypergonadotropic ovarian failure associated with an inherited mutation of human bone morphogenetic protein-15 (BMP15) gene. Am. J. Hum. Genet. 75, 106-111.
14. DONG, J., D. F. ALBERTINI, K. NISHIMORI, T. R. KUMAR, N. LU and M. M. MATZUK (1996): Growth differentiation factor-9 is required during early ovarian folliculogenesis. Nature 383, 531-535.
15. FABRE, S., A. PIERRE, P. MULSANT, L. BODIN L, E. D. PASQUALE, L. PERSANI, P. M. MONGET and D. MONNIAUX (2006): Regulation of ovulation rate in mammals: contribution of sheep genetic models. Reprod. Biol. Endocrinol. 4, 20.
16. GALLOWAY, S. M., K. P. MCNATTY, L. M. CAMBRIDGE, M. P. E. LAITINEN, J. L. JUENGEL, T. S. JOKIRANTA, R. J. MCLAREN, K. LUIRO, K. G. DODDS, G. W. MONTGOMERY, A. E. BEATTIE, G. H. DAVIS and O. RITVOS (2000): Mutations in an oocyte-derived growth factor gene (BMP15) cause increased ovulation rate and infertility in a dosage-sensitive manner. Nature Genetics 25, 279–283.
17. GUTIĆ, M., M. PETROVIĆ, S. BOGOSAVLJEVIĆ-BOŠKOVIĆ, V. KURČUBIĆ, L. MANDIĆ i V. DOSKOVIĆ (2006): Ovčarstvo – Tehnologija proizvodnje, Čačak, 31. Oktobar: Agronomski fakultet.
18. HANRAHAN, J. P., S. M. GREGAN, P- MULSANT, M. MULLEN, G. H. DAVIS, R. POWELL and S. M. GALLOWAY (2004): Mutations in the genes for oocyte-derived growth factors GDF9 and BMP15 are associated with both increased ovulation rate and sterility in Cambridge and Belclare sheep (Ovis aries). Biol. Reprod. 70, 900–909.
19. HANARAHAN, J. P. and J. F. QUIRKE (1985): Contribution of variation in ovulation rate and embryo survival to within breed variation in litter size. In: Genetics of Reproduction in Sheep. Land, R. B., Robinson, D. W., eds. London: Butterworths, pp. 193–201.
20. HENDERSON, K., L. KIEBOOM, K. MCNATTY, S. LUN and D. HEATH (1985): Gonadotrophin-stimulated cyclic AMP production by granulosa cells from Booroola × Romney ewes with and without a fecundity gene. J. Reprod. Fertil. 75, 111–120.
21. IVANKOVIĆ, A. (2005): Uporaba molekularne genetike u animalnoj proizvodnji. Stočarstvo 59, 121-144.
22. JADAN, M. (2004): Otkrivanje i analiza polimorfizama jednog nukleotida tehnologijom lightcycler. Biochemia Medica 14, 109-117.
23. JUENGEL, J. L., K. J. BODENSTEINER, D. A. HEATH, N. L. HUDSON, C. L. MOELLER, P. SMITH, S. M. GALLOWAY, G. H. DAVIS, H. R. SAWYER and K. P. MCNATTY (2004): Physiology of GDF9 and BMP15 signalling molecules. Anim. Reprod. Sci. 82–83, 447–460.
24. KANTANEN, J., J. VILKKI, K. ELO and A. MÄKI-TANILA (1995): Random amplifited polymorphic DNA in cattle and sheep: application for detecting genetic variation. Anim. Genetics 26, 315-320.
25. LAITINEN, M., K. VUOJOLAINEN, R. JAATINEN R, I. KETOLA, J. AALTONEN, E. LEHTONEN, M. HEIKINHEIMO and O. RITVOS (1998): A novel growth differentiation factor-9 (GDF-9) related factor is co- expressed with GDF-9 in mouse oocytes during folliculogenesis. Mechan. Develop. 78, 135–140.
26. LI, W.-H. and D. GRAUER (1991): Fundamentals of molecular evolution. Sinauer Associates, Sunderland MA.
27. MATSUZAKI, H., H. LOI and S. DONG (2004): Parallel genotyping of over 10,000 SNPs using a One-Primer Assay on a High-Density Oligonucleotide Array. Genome Res. 14, 414-425.
28. MAZERBOURG, S., C. KLEIN, J. ROH, N. KAIVOOJA, D. G. MOTTERSHEAD, O. KORCHYNSKYI, O. RITVOS and A. J. HSUEH (2004): Growth differentiation factor-9 signaling is mediated by the type I receptor, activin receptor-like kinase 5. Mol. Endocrinol. 18, 653–665.
29. McGRATH, S. A., A. F. ESQUELA and S. J. LEE (1995): Oocyte-specific expression of growth differentiation factor-9. Mol. Endocrinol. 9, 131–136.
30. McNATTY, K., K. S. HENDERSON, S. LUN, D. HEATH, K. BALL, N. HUDSON, J. FANNIN, M. GIBB, L. E. KIEBOOM and P. SMITH (1985): Ovarian activity in Booroola × Romney ewes which have a major gene influencing their ovulation rate. J. Reprod. Fertil. 73, 109–120.
31. McNATTY, K. P., J. L. JUENGEL, T. WILSON, S. M. GALLOWAY, G. H. DAVIS, N. L. HUDSON, C. L. MOELLER, M. CRANFIELD, K. L. READER, M. P. LAITINEN, N. P. GROOME, H. R. SAWYER and O. RITVOS (2003): Oocyte-derived growth factors and ovulation rate in sheep. Reprod. (Suppl.) 61, 339–351.
32. McNATTY, K., K. READER, P. SMITH, D. HEATH and J. JUENGEL (2007): Control of ovarian follicular development to the gonadotrophin-dependent phase: a 2006 perspective. In: Reproduction in domestic ruminants VI. Juengel, J. L., Murray, J. F., Smith, M. F., eds. Society for Reproduction and Fertility 64.
33. MIOČ, B., J. HAVRANEK, V. PAVIĆ and N. ANTUNAC (2000): Characteristics of productivity, composition, and processing of sheep milk in Croatia. In: Symposium on development strategy for the Sheep and Goat dairy sector. 13-14 April, Nicosia, Cyprus : Christis Dairies, 10.
34. MIYAZONO, K., S. MAEDA and T. IMAMURA (2005): BMP receptor signaling: transcriptional targets, regulation of signals, and signaling cross-talk. Cytokine Growth Factor Rev. 16, 251–263.
35. MONTGOMERY, G. W., A. M. CRAWFORD, G. M. PENTY, K. G. DODDS, A. J. EDE, H. M. HENNERY, C. A. PIERSON, E. A. LORD, S. M. GALLOWAY, A. E. SCHMACK, J. A. SISE, P. A. SWABRICK, V. HANRAHAN, F. C. BUCHANAN and D. F. HILL (1993): The ovine Booroola fecundity gene (FecB) is linked tomarkers froma region of human chromosome 4q. Nature Genet. 4, 410–414.
36. MONTGOMERY, G. W., E. A. LORD, G. M. PENTY, K. G. DODDS, T. E. BOARD, L. M. CAMBRIDGE, S. L. F. SUDEN, R. T. STONE and A. M. CRAWFORD (1994): The Booroola fecundity (FecB) gene maps to sheep chromosome 6. Genomics 22, 148–153.
37. MOORE, R. K., F. OTSUKA and S. SHIMASAKI (2003): Molecular basis of bone morphogenetic protein-15 signaling in granulosa cells. J. Biol. Chem. 278, 304– 310.
38. MULSANT, P., F. LECERF, S. FABRE, L. SCHIBLER, P. MONGET, I. LANNELUC, C. PISSELET, J. RIQUET, D. MONNIAUX, I. CALLEBAUT, E. CRIBIU and J. THIMONIER (2001): Mutation in bone morphogenetic protein receptor-IB is associated with increased ovulation rate in Booroola Merino ewes. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 98, 5104–5109.
39. PIPER, L. R. and B. M. BINDON (1982): The BooroolaMerino and the performance of medium non-peppin crosses at Armidale. In: PIPER, L. R., B. M. BINDON and R. D. NETHERY, eds. The Booroola Merino, Proceedings of a Workshop, (Armidale, 24-25 August 1982), CSIRO, 9–19.
40. REY, R., C. LUKAS-CROISIER, C. LASALA and P. BEDECARRAS (2003): AMH/MIS: What we know already about the gene, the protein and its regulation. Mol. Cell Endocrinol. 211, 21–31.
41. SADIGHI, M., K. J. BODENSTEINER, A. E. BEATTIE and S. M. GALLOWAY (2002): Genetic mapping of ovine growth differentiation factor 9 (GDF9) to sheep chromosome 5. Anim. Genet. 33, 244–245.
42. SCARAMUZZI, R., K. TURNBULL, J. DOWNING and B. BINDON (1981): Luteal size and function in the Booroola merino. Proceedings of the Australian Society for Reproductive Biology 13, 77.
43. SHI, Y. and J. MASSAGUE (2003): Mechanisms of TGF-beta signaling from cell membrane to the nucleus. Cell 113, 685–700.
44. SHIMASAKI, S., R. K. MOORE, F. OTSUKA and G. F. ERICKSON (2004): The bone morphogenetic protein system in mammalian reproduction. Endocrinology Rev. 25, 72–101.
45. SOUZA, C. J., B. K. CAMPBELL, R. WEBB and D. T. BAIRD (1997): Secretion of inhibin A and follicular dynamics throughout the estrous cycle in the sheep with and without the Booroola gene (FecB). Endocrinology 138, 5333–5340.
46. SOUZA, C. J., C. MACDOUGALL, B. K. CAMPBELL, A. S. MCNEILLY and D. T. BAIRD (2001): The Booroola (FecB) phenotype is associated with a mutation in the bone morphogenetic receptor type 1B (BMPR1B) gene. J. Endocrinol. 169, R1–6.
47. TISDALL, D. J., K. WATANABE, N. L. HUDSON, P. SMITH and K. P. MCNATTY (1995): FSH receptor gene expression during ovarian follicle development in sheep. J. Mol. Endocrinol. 15, 273–281.
48. TURNER, H. N. (1982): Origins of the CSIRO Booroola. In: PIPER, L. R., B. M. BINDON and R. D. NETHERY, eds. Preceding of a Workshop The Booroola Merino. (Armidale, 24-25 August) CSIRO, 1–7.
49. WILSON, T., W. XI-YANG, J. L. JUENGEL, I. K. ROSS, J. M. LUMSDEN, E. A. LORD, K. G. DODDS, G. A. WALLING, J. C. MCEWAN, A. R. O’CONNELL, K. P. MCNATTY and G. W. MONTGOMERY (2001): 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. 64, 1225–1235.
50. YAN, Y. D., M. X. CHU, Y. Q. ZENG, L., FANG, S. C. YE, L. M. WANG, Q. K. GUO, D. Q. HAN, Z. X. ZHANG, X. J. WANG and X. Z. ZHANG (2005): Study on bone morphogenetic protein receptor IB as a candidate gene for prolificacy in small tailed Han sheep and Hu sheep. J. Agricult. Biotechnol. 13, 66–71.
51. ZGONJANIN-BOSIĆ, D. (2009): Forenzička analiza sekvenci humane mitohondrijalne DNA kapilarnom elektroforezom. Doktorska disertacija. Tehnološki fakultet Univerziteta u Novom Sadu, Srbija.

▲

The importance of the Boorola gene (FecB) in sheeps

Amela MAŠALA, MSc, BSc, Inspekt-RGH d.o.o., Sarajevo, Bosnia and Herzegovina

Genetic diversity represents a remarkable resource and a powerful potential in producing high quality, healthy food. In the near future, a nation’s resources will be measured by the diversity and potential of its animal genetic resources. Understanding the genetic predisposition of sheep would greatly enhance both the production of food products and livestock. Special significance in the productivity of sheep lies in a greater number of lambs. The Booroola fecundity gene (FecB) is responsible for ovulation rate. In fact, FecB increases both ovulation rate and litter size in sheep, leading to multiple offspring. This might be of great importance for increasing livestock resources.

Uvod