Аннотация
Было обнаружено, что редактирование генома является ценным инструментом для осветления цвета шерсти для лучшей адаптации молочного скота к быстро меняющимся климатическим условиям.
Введение
Ежегодно из-за влияния теплового стресса каждое хозяйство теряет до 15% молочной продуктивности. Современные методы решения проблем могут очень дорого обходиться ферме, поэтому отредактированный генотип теперь представляет собой ценную модель для изучения влияния на переносимость жары и определения любых потенциальных эффектов, которые она может оказать на продуктивность, молоко и устойчивость к заболеваниям, связанным с воздействием солнечного света. К такому выводу пришли исследователи из Центра сельскохозяйственных исследований в Новой Зеландии.
Выборка телят, измененных по генотипу
Высокопродуктивный молочный скот голштино-фризской породы имеет характерную черно-белую шерсть, часто с большим количеством черного цвета. По сравнению со светлым окрасом шерсти, черный поглощает больше солнечного излучения, преобразуясь в радиационное тепловыделение, которое является фактором, способствующим тепловому стрессу у крупного рогатого скота, негативно влияя на уровень его продуктивности и фертильности.
Редактирование генома было нацелено на ген премеланосомального белка 17 (PMEL). PMEL – это мембранный белок, который накапливается исключительно в пигментных клетках, где он участвует в созревании меланосом, а также в осаждении и полимеризации пигмента в этих органеллах. Мутации в PMEL связаны с разбавлением черного пигмента у нескольких видов, но обнаруживаются в разных частях белка.
В одной из работе Центра сельскохозяйственных исследований Новой Зеландии, ученые пришли к выводу, что у разных видов мутации PMEL ответственен за эффекты разбавления цвета. Например, они заявили, что изменения в генотипе белка крупного рогатого скота породы Хайленд, Галлоуэй и Тули положительно влияют на изменение окраски шерсти. Эта модификация была предложена в качестве эффективной мутации для окраса шерсти.
Проще говоря, исследования выявили влияние генотипа на профили жирных кислот в молоке от молочного скота и идентифицировали гены, потенциально связанные с реакцией на цвет шерсти. Недавно идентифицировали гены, которые отвечают за более светлый цвет шерсти у пород молочного назначения, таким образом, они были отмечены как биомаркер у животных, устойчивых к жаре.
Шерсть и цвет кожи
Телята, полученные из мутировавших клеток (генно-модифицированных), показали сильный эффект разбавления цвета. Вместо характерного черно-белого окраса шерсти контрольных телят, полученного из классических родительских клеток, отобранные телята демонстрировали новый рисунок серых и белых отметин и отсутствие каких-либо черных участков. Таким образом, впервые была подтверждена причинная природа мутации белковых тел, отвечающих за разбавление цвета черной шерсти у крупного рогатого скота.
Кроме того, ученые заявили, что существует не только общее цветовое разбавление черных отметин, но и заметная разница в распределении и рисунке темных и белых отметин шерсти. «Теленок-мутант» имел большую общую площадь белых отметин и характерную белую морду по сравнению с контрольными телятами, которые были преимущественно черными с черной мордой и белой ромбовидной формой на лбу. Для количественной оценки эффекта разбавления цвета, вызванного мутацией белка, были проведены колориметрические измерения волосяного покрова и основного цвета кожи у 3-х телят контрольной группы и жизнеспособного теленка PMEL. Исследование влияния цвета доказали, что средняя температура тела телёнка, отобранного по мутировавшему белку PMEL, была ниже на 0,5-1 С˚ при средней температуре воздуха 25 С˚. Такое изменение, безусловно, направлено на снижение теплового стресса животных, а в дальнейшем, на снижение потерь молочной продуктивности.
Выводы
По словам ученых, использующих редактирование генома для осветления цвета шерсти, это первый пример, который функционально подтвердил причинный статус мутации фенотипа окраса шерсти у крупного рогатого скота. «Отредактированный генотип теперь представляет собой ценную модель для изучения влияния на переносимость жары и определения любых потенциальных эффектов, которые она может оказать на репродуктивную производительность, характеристики производства молока и устойчивость к заболеваниям, связанным с воздействием солнечного света».