ВЛИЯНИЕ ГЕНОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ У КУР
ВЛИЯНИЕ ГЕНОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ У КУР
Аннотация
Птицеводство является самой эффективной отраслью животноводства, а курица (Gallus gallus) – самым популярным видом сельскохозяйственных животных. Результат селекционной работы в настоящее время это удвоение размера тела и изменение морфологии костяка домашних кур. Значимые изменения экстерьера кур отражают приобретенные биологические особенности птицы и тесно связаны с направлением продуктивности. Идентификация генов, вовлеченных в формирование продуктивных признаков кур, является важным шагом на пути к увеличению выхода мяса и улучшению его качества. Целью обзора является представление генов вовлеченных в формирование скелетных мышц, что, в свою очередь, является решающей составляющей для производства достаточного количества куриного мяса, с целью решения продовольственной проблемы в мире.
1. Введение
Куриное мясо играет важную роль в повседневной жизни людей, является незаменимым материалом для здорового функционирования и роста организма, оно легко усваивается и заряжает организм необходимой для жизнедеятельности энергией. Особенность мяса птицы состоит в минимальном содержании соединительной ткани, что обусловливает его нежную консистенцию и высокую питательность. Качество мяса представляет собой сложный признак, включающий в себя внешний вид, цвет, вкус, содержание жира, текстуру и нежность. Около 40% массы тела курицы приходится на скелетные мышцы. Скелетная мышечная масса является важной экономической характеристикой, а развитие и рост мышц является решающим компонентом для производства достаточного количества мяса. Жирность и мышечные волокна являются основными компонентами скелетных мышц. Наследственность является важным фактором, влияющим на мясную продуктивность. QTLs по этим признакам широко изучаются в последнее десятилетие. Мясная продуктивность кур относится к полигенным признакам и ее количественный уровень определяется целым рядом генов разбросанных по всему геному . В настоящее время актуальным является поиск генов-кандидатов мясной продуктивности у кур. Информация о генах расширяет наше понимание роста и развития скелетных мышц и является одним из ключевых факторов в достижении цели создания высокопродуктивных линий кур с помощью селекционных программ с применением SNP-маркеров .
2. Методы и принципы исследования
Методологической основой исследований явились научные публикации зарубежных авторов, которые выявляли и изучали гены, вовлеченные в формирование мясной продуктивности у кур. А также собственные результаты, которые доказали, что полиморфный вариант A30G гена LCORL можно рассматривать в качестве SNP-маркера признака «размеры скелета» у кур . В процессе написания обзора использовались общие методы научного познания: наблюдение, анализ, сравнение, обобщение.
3. Основные результаты
Развитие скелетных мышц организма включает прежде всего миогенез, фиброгенез и адипогенез . Миогенез контролируется главным образом специфическими транскрипционными факторами MYF5, MYOD, MRF4, PAX7 и PAX3. Доказано, что экспрессия генов PAX3, MYOD и MRF4 была выше в большой грудной мышце в день вывода у цыплят с низким весом, чем у цыплят с высоким весом. Эти результаты показывают, что в линии цыплят с низким весом наблюдается повышенная экспрессия генов, которые необходимы для пролиферации и дифференцировки мышечных клеток-предшественников . Также для правильного построения мышечных волокон в эмбриональном периоде требуется экспрессия гена FGF2 . Далее факторы IGF регулируют клеточную пролиферацию, дифференцировку, гипертрофию и синтез белка в процессе миогенеза . Рецептор инсулиноподобного фактора роста 1 (IGFIR) представляет собой мембранный гликопротеин, опосредующий большинство биологических механизмов через IGF-1 и IGF-2 факторы, которые оказывают важное влияние на рост скелетных мышц, формирование тушки и в целом за качество мяса у кур .
В исследованиях Lin сверхэкспрессия гена RPL3L способствовала пролиферации первичных миобластов цыплят. Также доказано, что белок RPL3L ингибирует первичную дифференцировку миобластов путем подавления экспрессии белков Myhc, Myog, Myod и Myomaker. Миозин состоит из тяжелой цепи (MYH) и легкой цепи (MYL) и является наиболее распространенным белком в клетках поперечно-полосатой мускулатуры . Изоформы белков MYH и MYL кодируются специфическими генами, и являются молекулярной основой функционального разнообразия мышечных волокон , . Шесть изоформ белка MYH1 у цыплят показали сходные паттерны экспрессии, которые были подавлены в возрасте 16 недель по сравнению с возрастом 4 и 12 недель. Таким образом, изоформы имеют сходные функции и играют важную роль в росте мышц ног в раннем возрасте. К тому же выявлен ряд генов MYH10, FGF2, FGF16, FN1, CFL2, MAPK9, IRS1, PHKA1, PHKB и PHKG1 которые участвуют в регуляции раннего роста у цыплят. Эти результаты являются важным фактом, раскрывающим молекулярную основу роста и развития цыплят. PHKA1, PHKB и PHKG1 представляют собой три субъединицы комплекса PhK, который катализирует Ca 2+ – зависимое фосфорилирование гликогенфосфорилазы в скелетных мышцах и стимулирует расщепление гликогена для непрерывного обеспечения клеток энергией. Низкая экспрессия PHKA1, PHKB и PHKG1 генов в возрасте 16 недель способствует задержке роста цыплят .
В результате GWAS анализа идентифицировали 13 генов-кандидатов ассоциированных с массой грудных мышц, экспрессия генов ALOX5AP, USPL1, CHRNA9 и EFNA5 высоко коррелировала с массой грудных мышц у кур породы Daweishan 4. Сотрудниками ВНИИГРЖ (Пушкин) выявлено, что популяции кур различного типа продуктивности значительно различаются по частоте аллелей ряда SNP в локусе NCAPG-LCORL, ген, который оказывает значимое влияние на ростовые признаки в организме . В связи с высоким спросом на высококачественные продукты птицеводства. Все чаще потребители отдают предпочтение мясу медленнорастущей птицы. Исследование Kubota с соавторами было направлено на изучение влияния генов меланокортина 4 (MC4R), кальпаина 1 (CAPN1) и аденилосукцинатлиазы (ADSL) на массу тела, диаметр мышечного волокна и содержание пурина в мясе тайских кур. Выявлена значимая связь генотипа АС гена MC4R и массой тела в возрасте 2, 4 и 10 недель. Высокие уровни экспрессии генов CAPN1 и ADSL были обнаружены в грудной мышце в возрасте 2 недель. Таким образом, полученные достоверные результаты по генам MC4R, CAPN1 и ADSL можно использовать в программах разведения и селекции в популяциях медленнорастущих кур.
4. Заключение
В данном обзоре представлен ряд мажорных генов, вовлеченных в развитие скелетных мышц у кур. Понимание геномной изменчивости в локусах генов мясной продуктивности кур позволит скорректировать программы селекции для промышленных и локальных пород и включить в них MAS-селекцию по данным локусам. Следовательно, необходимо использовать ускоренные селекционные процессы с помощью молекулярной генетики, сохраняя при этом питательную ценность тушки курицы и сводя к минимуму потенциальную опасность для здоровья человека. Возможно, данный обзор пригодится специалистам отрасли птицеводства в селекционных программах, с целью создания новых высокопродуктивных мясных линий кур, с помощью SNPs маркеров генов, вовлеченных в формирование скелетной мускулатуры.