Polimorfizm regionów regulatorowych genów kandydujących

Maria Grześ
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu,
Katedra Genetyki i Podstaw Hodowli Zwierząt
Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych
za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
Polimorfizm regionów regulatorowych genów kandydujących dla
cech otłuszczenia świni – związek z poziomem transkryptów i
zmiennością wybranych cech produkcyjnych
Problemem przyjmującym u ludzi rozmiary epidemii jest nadwaga i otyłość. Szacuje
się, że na tę przypadłość cierpi rosnąca liczba osób, przekraczająca w niektórych krajach
75% ludności. Istotne znacznie w identyfikacji genetycznych przyczyn rozwoju nadwagi
i otyłości ma wiedza czerpana z badań prowadzonych na zwierzętach modelowych. Wśród
nich szczególne znaczenie ma świnia. Związane jest to m.in. z podobieństwem
anatomicznym, fizjologicznym i metabolicznym pomiędzy człowiekiem i świnią, jak również
z tym, że oba gatunki to wszystkożercy, a u świni obserwuje się podatność na choroby
metaboliczne uwarunkowane dietą. Ponadto w ramach jednego gatunku świnia domowa
wyróżnić można szereg ras charakteryzujących się zróżnicowanym poziomem otłuszczenia
i mięsności.
Ważny jest również produkcyjny aspekt odkładania tkanki tłuszczowej u świń.
Wielkopolska to krajowy lider w zakresie wysoko produktywnego rolnictwa i zajmuje pierwsze
miejsce pod względem pogłowia trzody chlewnej (30% całkowitego pogłowia w Polsce).
Wieprzowina to najczęściej spożywane mięso w kraju, a Polska to czwarty producent
wieprzowiny w Unii Europejskiej. Ważną cechą mięsa wieprzowego z punktu widzenia
konsumenta jest jego otłuszczenie. Pożądane są jedynie niewielkie zawartości (ok. 2,5 – 3%)
tłuszczu śródmięśniowego, warunkującego soczystość, kruchość i smak mięsa. Ponadto
jakość i walory dietetyczne mięsa w znacznym stopniu determinowane są przez profil
kwasów tłuszczowych. Zarówno odkładanie tkanki tłuszczowej, jak i skład kwasów
tłuszczowych to cechy uwarunkowane w dużej mierze przez czynniki genetyczne. Stąd
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
określenie podłoża genetycznego zmienności tych cech może prowadzić do poprawy jakości
mięsa wieprzowego.
Ekspresja informacji genetycznej zakodowanej w postaci sekwencji nukleotydowej
DNA to proces złożony i wieloetapowy. Szczególną rolę odgrywać mogą polimorfizmy, a więc
zmiany sekwencji DNA, dotyczące regionów regulatorowych, takich jak sekwencje 5’flankujące czy też 5’- i 3’UTR. W obrębie regionu 5’-flankującego zlokalizowane są miejsca
wiązania czynników transkrypcyjnych, wyspy CpG oraz sekwencje promotorowe. Z kolei
w sekwencjach
5’UTR
odnaleźć
można
uORF
czy
też
struktury
drugorzędowe,
a w sekwencjach 3’UTR miejsca wiązania miRNA. Wymienione sekwencje stanowią jedynie
część wszystkich motywów regulatorowych, współdziałających w procesie ekspresji.
Polimorfizmy zmieniające strukturę tych motywów mogą powodować zmiany w procesie
transkrypcji, a tym samym wpływać na ilość i funkcjonalność powstającego białka.
W niniejszej pracy doktorskiej analizie molekularnej poddano sekwencje regulatorowe dwóch
genów (FASN i INSIG2) świni, których produkty ekspresji zaangażowane są w przemiany
lipidowe. Ponadto oba geny uznane są za kandydujące zarówno dla odkładania tkanki
tłuszczowej człowieka, jak również dla otłuszczenia świni. Celem badań było poszukiwanie
polimorfizmów w regionach regulatorowych genów FASN i INSIG2, określenie ich
rozprzestrzenienia w czterech rasach świń oraz analiza ich asocjacji z cechami
produkcyjnymi. Ponadto oceniony został względny poziom transkryptów w tkance
tłuszczowej podskórnej (oba geny) i mięśniu najdłuższym (INSIG2), a także sprawdzono, czy
poziom transkryptów wykazuje korelację z poziomem kwasów tłuszczowych. Wykonano
również pomiar aktywności lucyferazy dla wybranych polimorfizmów w celu sprawdzenia, czy
mogą one mieć wpływ na poziom ekspresji. Wykazano m.in., że rozprzestrzenienie
polimorfizmów w badanych rasach jest nierównomierne, poziom transkryptów obu genów
charakteryzuje się zróżnicowaniem rasowym, a FASN i INSIG2 mogą być uznane za
obiecujące markery niektórych cech produkcyjnych świni.
Podsumowując, znaczenie realizowanej pracy doktorskiej rozpatrywać można zarówno
w aspekcie zdrowotnym (świnia jako organizm modelowy), jak również produkcyjnym
(identyfikacja molekularnego podłoża odkładania tkanki tłuszczowej i zawartości kwasów
tłuszczowych).
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego