Investigation of SNPs in the ATP1A2, CA3 and DECR1 genes mapped to porcine chromosome 4: analysis in groups of pigs divergent for meat production and quality traits

摘要

Abstract Three genes (ATPase, Na+/K+ transporting, α 2(+) polypeptide, ATP1A2 ; carbonic anhydrase III, CA3 ; 2,4-dienoyl CoA reductase 1, mitochondrial, DECR1 ), isolated from a porcine skeletal muscle cDNA library and mapped on porcine chromosome 4 (SSC4), were investigated. A new single nucleotide polymorphism (SNP) was identified in the 3’-untranslated region of the CA3 gene and used to genetically map this locus on SSC4 together with the ATP1A2 and DECR1 loci for which SNPs were already reported. Allele frequencies of the three loci were reported for 11 pig breeds (Italian Large White, Italian Landrace, Italian Duroc, Belgian Landrace, Hampshire, Piùtrain, Meishan, Cinta Senese, Casertana, Calabrese and Nero Siciliano). Radiation hybrid mapping of these genes confirmed the linkage mapping results as well as mapping information reported by other authors. Then, the SNPs identified in the ATP1A2 , CA3 and DECR1 genes were genotyped in Italian Large White and Italian Duroc animal groups with extreme and divergent estimated breeding value for several production traits. For CA3 significant differences in allele frequencies (P DECR1 , a significant difference in allele frequencies was observed only for the visible intermuscular fat trait. ATP1A2 , which maps close to the FAT1 locus, did not show any significant difference. A very high linkage disequilibrium ( D ’= 0.967; P CA3 and DECR1 in the Italian Duroc population. Further investigations are needed to evaluate the effect of CA3 and DECR1 on the considered traits. Riassunto Tre geni ( ATPase, Na+/K+ transporting, α 2(+) polypeptide, ATP1A2; carbonic anhydrase III, CA3; 2,4-dienoyl CoA reductase 1, mitochondrial, DECR1 ), isolati da una libreria a cDNA ottenuta da muscolo scheletrico di suino, sono stati scelti per questo studio sulla base del ruolo fisiologico della proteina codificata in processi cellulari e metabolici collegabili in modo diretto o indiretto con alcuni caratteri produttivi. La scelta dei tre geni è stata anche basata sulla loro localizzazione sul cromosoma 4 dove diversi QTL per caratteri produttivi sono già stati identificati. Nella regione 3’ non tradotta del gene CA3 è stato identificato, mediante analisi SSCP, un polimorfismo biallelico. Il sequenziamento dei due alleli ha permesso di identificare una nuova mutazione puntiforme, che è stata successivamente analizzata mediante PCR-RFLP. Per questo gene è stato effettuato il mappaggio genetico sul cromosoma 4 mediante l’analisi della mutazione nei campioni delle famiglie di riferimento del progetto europeo di mappaggio del genoma suino (PiGMaP). Utilizzando il polimorfismo PCR-RFLP del gene ATP1A2 , già decritto in un precedente lavoro come SSCP, sono state tipizzate diverse famiglie di riferimento PiGMaP ed è stato confermato il mappaggio genetico di ATP1A2. Utilizzando queste informazioni e quelle già disponibili per DECR1 , per la prima volta, è stata ottenuta una mappa di linkage del cromosoma 4 che comprende tutti e tre i geni analizzati. Il mappaggio genetico dei tre geni è stato anche confermato mediante tipizzazione di un pannello di ibridi di cellule irradiate (IMpRH 7000 rad). Le frequenze alleliche delle mutazioni identificate nei tre loci sono state studiate in 11 razze suine (Large White Italiana, Landrace Italiana, Duroc Italiana, Landrace Belga, Hampshire, Piùtrain, Meishan, Cinta Senese, Casertana, Calabrese and Nero Siciliano) per un totale di 272 animali. Inoltre, come approccio iniziale per poi scegliere i geni da analizzare in futuri studi di associazione, abbiamo confrontato le frequenze alleliche di mutazioni puntiformi per questi tre loci in gruppi di suini di razza Large White Italiana e Duroc Italiana, analizzando animali con valori degli indici genetici estremi e divergenti per alcuni caratteri produttivi (accrescimento, spessore lardo dorsale, tagli magri e grasso intermuscolare visibile). Per il gene CA3 è stata osservata una differenza nella distribuzione delle frequenze alleliche ( P DECR1 , differenze significative sono state osservate per il carattere grasso intermuscolare visibile. Il gene ATP1A2 , che mappa vicino al locus FAT1 , non ha presentato differenze statisticamente significative nelle frequenze tra i gruppi estremi per i caratteri oggetto di studio. Analizzando il livello di linkage disequilibrium (LD) tra i tre loci, è stato evidenziato un elevato livello di LD ( D’ = 0,967; P CA3 e DECR1 , solo nella popolazione Duroc Italiana. Questi primi risultati pongono le basi per ulteriori studi per verificare se i geni CA3 e DECR1 sono associati con i caratteri oggetto di selezione nel suino pesante.