Identificação de variações estruturais do genoma de bovinos Gir Leiteiro - Braga, Larissa Graciano [UNESP] (2021)
O Gir Leiteiro resulta da seleção fenotípica de animais da raça zebuína Gir com maior aptidão para produção de leite. Esses animais possuem tolerância ao calor, às doenças e aos parasitas tropicais. Essas características adaptativas tornam o Gir Leiteiro um recurso genético importante para a produção de leite nos trópicos. O estudo e caracterização de variantes estruturais (SV) do DNA desses indivíduos relacionadas a características adaptativas, de sanidade e produtivas são de interesse para o melhoramento genético da raça. Um exemplo de variações estruturais estudadas é a variação no número de cópias (CNV), que compreende deleção ou duplicação de um segmento de DNA em relação ao genoma referência. Esse tipo de SV envolve muitos pares de bases, sendo capaz de alterar a expressão gênica e de ocasionar alterações fenotípicas. Os objetivos deste trabalho foram: (1) detectar CNV no genoma de bovinos Gir Leiteiro; (2) identificar regiões de CNV (CNVR) de alta confiabilidade; (3) determinar as regiões genômicas em que ocorrem as CNV que coincidem com regiões de interesse, tais como genes e “Quantitative trait loci” (QTL) previamente relacionados às características de sanidade, reprodução e produção de leite; (4) categorizar funcionalmente os genes sobrepostos às CNV e identificar as vias biológicas enriquecidas. Após o controle de qualidade, dados de intensidade de sinal de genotipagem de SNP (polimorfismo de nucleotídeo único) provenientes do ensaio Bovine HD SNPChip de 545 indivíduos e dados oriundos de sequenciamento de genoma completo de 38 touros foram utilizados para a detecção de CNV. Ao total, 547 animais foram utilizados, dos quais 36 possuíam informação de painel de SNP e sequenciamento. Para a identificação das CNV nos dados de genotipagem foi utilizado o modelo oculto de Markov por meio do programa PennCNV e, nos dados de sequenciamento, foram utilizadas as metodologias de “Read Depth”, por meio do programa CNVnator e, “Split-Read” e “Read Pair”, pelo programa DELLY. O genoma referência ARS_UCD1.2 foi utilizado para o alinhamento das amostras de sequenciamento e para o mapa de SNP. Dois conjuntos de regiões de CNV (CNVR) de alta confiança foram definidos, contendo variantes encontradas nos dados de painéis de SNP e de sequenciamento. Esses conjuntos foram relativos às CNVR presentes em, no mínimo, 5% da população estudada (CNVR_POP) e aos indivíduos representativos da população Gir Leiteiro (CNVR_ANI). No conjunto CNVR_POP, foram encontradas dez CNVR, que representam 1,04 Mb do genoma bovino. No conjunto CNVR_ANI, foram encontradas 45 CNVR, que somadas representam mais de 4,4 Mb do genoma bovino. Os dois conjuntos de CNVR de alta confiança foram unidos para análise funcional resultando em 48 CNVR únicas e de alta confiança. Essas se sobrepuseram a 69 genes, incluindo FILIP1, SENP6, CA5A, BANP, HERC2, RHOU, GBP2, GBP4, GBP6, BLA-DQB, ENSBTAG00000037605 e genes de receptores olfativos. Na análise de enriquecimento, dois termos de Gene Ontology (GO) (FDR<0,05) e 17 termos da plataforma Medical Subject Headings (MeSH) (p-ajustado<0,05) foram enriquecidos significativamente. Nas CNVR únicas e de alta confiança foram encontrados 44 “Quantitative trait loci” (QTL) significativamente associados (p<0,05) a produção (29,54%), reprodução (22,73%), conformação (18,18%), sanidade (13,64%), leite (13,63%), e carne e carcaça (2,27%). As CNVR presentes no conjunto CNVR_POP podem ser consideradas como regiões de polimorfismos no número de cópia, pois estão presentes em mais de 1% da população estudada. Em adição, esse conjunto pode ser utilizado como critério de escolha de CNV a serem validadas, como por exemplo, por PCR. Este estudo poderá auxiliar na escolha de SNP que estejam sobrepostos às CNV para o desenvolvimento de painéis de genotipagem para o Gir leiteiro. Ainda, a inclusão de CNVR na avaliação genômica poderá trazer benefícios para o processo de seleção e deve ser verificada. Nossos resultados abrangem a identificação e caracterização de 48 CNVR de alta confiança no genoma de bovinos Gir Leiteiro, o que contribui para a elaboração de um mapa de SV na raça Gir e para o melhor entendimento do genoma dos zebuínos. As CNVR identificadas neste estudo podem afetar potencialmente genes que estão envolvidos no processo evolutivo e no controle fenotípico de característica de interesse para a cadeia produtiva leiteira, como imunidade, lactação, reprodução, reconhecimento de estímulos e sanidade.