Implementation of DNA markers to produce genomically - Enhanced EPDs in nellore cattle

Background: The sequencing and publication of the cattle genome and the identification of single nucleotide polymorphism (SNP) molecular markers have provided new tools for animal genetic evaluation and genomic-enhanced selection. These new tools aim to increase the accuracy and scope of selection while decreasing generation interval. The objective of this study was to evaluate the enhancement of accuracy caused by the use of genomic information (Clarifide® - Pfizer) on genetic evaluation of Brazilian Nellore cattle. Review: The application of genome-wide association studies (GWAS) is recognized as one of the most practical approaches to modern genetic improvement. Genomic selection is perhaps most suited to the improvement of traits with low heritability in zebu cattle. The primary interest in livestock genomics has been to estimate the effects of all the markers on the chip, conduct cross-validation to determine accuracy, and apply the resulting information in GWAS either alone [9] or in combination with bull test and pedigree-based genetic evaluation data. The cost of SNP50K genotyping however limits the commercial application of GWAS based on all the SNPs on the chip. However, reasonable predictability and accuracy can be achieved in GWAS by using an assay that contains an optimally selected predictive subset of markers, as opposed to all the SNPs on the chip. The best way to integrate genomic information into genetic improvement programs is to have it included in traditional genetic evaluations. This approach combines traditional expected progeny differences based on phenotype and pedigree with the genomic breeding values based on the markers. Including the different sources of information into a multiple trait genetic evaluation model, for within breed dairy cattle selection, is working with excellent results. However, given the wide genetic diversity of zebu breeds, the high-density panel used for genomic selection in dairy cattle (Ilumina Bovine SNP50 array) appears insufficient for across-breed genomic predictions and selection in beef cattle. Today there is only one breed-specific targeted SNP panel and genomic predictions developed using animals across the entire population of the Nellore breed (www.pfizersaudeanimal.com), which enables genomically - enhanced selection. Genomic profiles are a way to enhance our current selection tools to achieve more accurate predictions for younger animals. Material and Methods: We analyzed the age at first calving (AFC), accumulated productivity (ACP), stayability (STAY) and heifer pregnancy at 30 months (HP30) in Nellore cattle fitting two different animal models; 1) a traditional single trait model, and 2) a two-trait model where the genomic breeding value or molecular value prediction (MVP) was included as a correlated trait. All mixed model analyses were performed using the statistical software ASREML 3.0. Results: Genetic correlation estimates between AFC, ACP, STAY, HP30 and respective MVPs ranged from 0.29 to 0.46. Results also showed an increase of 56%, 36%, 62% and 19% in estimated accuracy of AFC, ACP, STAY and HP30 when MVP information was included in the animal model. Conclusion: Depending upon the trait, integration of MVP information into genetic evaluation resulted in increased accuracy of 19% to 62% as compared to accuracy from traditional genetic evaluation. GE-EPD will be an effective tool to enable faster genetic improvement through more dependable selection of young animals.

Detecting Loci under Recent Positive Selection in Dairy and Beef Cattle by Combining Different Genome-Wide Scan Methods

As the methodologies available for the detection of positive selection from genomic data vary in terms of assumptions and execution, weak correlations are expected among them. However, if there is any given signal that is consistently supported across different methodologies, it is strong evidence that the locus has been under past selection. In this paper, a straightforward frequentist approach based on the Stouffer Method to combine P-values across different tests for evidence of recent positive selection in common variations, as well as strategies for extracting biological information from the detected signals, were described and applied to high density single nucleotide polymorphism (SNP) data generated from dairy and beef cattle (taurine and indicine). The ancestral Bovinae allele state of over 440,000 SNP is also reported. Using this combination of methods, highly significant (P<3.17×10-7) population-specific sweeps pointing out to candidate genes and pathways that may be involved in beef and dairy production were identified. The most significant signal was found in the Cornichon homolog 3 gene (CNIH3) in Brown Swiss (P = 3.82×10-12), and may be involved in the regulation of pre-ovulatory luteinizing hormone surge. Other putative pathways under selection are the glucolysis/gluconeogenesis, transcription machinery and chemokine/cytokine activity in Angus; calpain-calpastatin system and ribosome biogenesis in Brown Swiss; and gangliosides deposition in milk fat globules in Gyr. The composite method, combined with the strategies applied to retrieve functional information, may be a useful tool for surveying genome-wide selective sweeps and providing insights in to the source of selection.

Genome-wide association study for backfat thickness in Canchim beef cattle using Random Forest approach

Background: Meat quality involves many traits, such as marbling, tenderness, juiciness, and backfat thickness, all of which require attention from livestock producers. Backfat thickness improvement by means of traditional selection techniques in Canchim beef cattle has been challenging due to its low heritability, and it is measured late in an animal's life. Therefore, the implementation of new methodologies for identification of single nucleotide polymorphisms (SNPs) linked to backfat thickness are an important strategy for genetic improvement of carcass and meat quality.Results: The set of SNPs identified by the random forest approach explained as much as 50% of the deregressed estimated breeding value (dEBV) variance associated with backfat thickness, and a small set of 5 SNPs were able to explain 34% of the dEBV for backfat thickness. Several quantitative trait loci (QTL) for fat-related traits were found in the surrounding areas of the SNPs, as well as many genes with roles in lipid metabolism.Conclusions: These results provided a better understanding of the backfat deposition and regulation pathways, and can be considered a starting point for future implementation of a genomic selection program for backfat thickness in Canchim beef cattle. © 2013 Mokry et al.; licensee BioMed Central Ltd.

Genome-wide scans to uncover loci underlying bovine reproductive biology

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

Polimorfismo dos genes ABO, Lewis e Secretor correlacionados com o câncer de mama

Pós-graduação em Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCFAR

Genotipagem de leveduras presentes no processo industrial de produção de álcool combustível e estudo do polimorfismo de genes envolvidos no processo fermentativo em Saccharomyces cerevisiae

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Associação de polimorfismos de nucleotídeo único com características de crescimento e reprodutivas em bovinos Canchim

Pós-graduação em Genética e Melhoramento Animal - FCAV

Avaliação do desequilíbrio de ligação e da origem genética em duplo-haplóides de milho

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização dos níveis plasmáticos e do polimorfismo +874T/A no gene IFN-γ em pacientes com diferentes formas clínicas da tuberculose

Considerando a importância do interferon gama (IFN-γ) na imunidade protetora contra o Mycobacterium tuberculosis e o papel funcional do polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) IFNG +874T/A na produção de IFN-γ, no presente estudo investigamos a relação desse polimorfismo genético com suscetibilidade à tuberculose. Fizeram parte do estudo um total de 129 pacientes com tuberculose pulmonar (TBP), 33 com tuberculose extrapulmonar (TBEP) e em 156 profissionais da saúde, negativos para tuberculose, com resultados tuberculínicos (PPD+ e PPD-) dos quais foi coletada uma amostra de 5 mL de sangue total. As concentrações séricas de IFN-g foram mensuradas usando um ensaio imunoenzimático. O polimorfismo na posição +874A no gene IFN-g foi investigado por meio da técnica de ASO-PCR (allele specific oligonucleotide – polymerase chain reaction). Verificamos uma associação entre a presença do alelo +874A e do genótipo +874AA com a tuberculose ativa (p<0.0001, CI=95%, 1.64 - 3.22), ao mesmo tempo em que o alelo +874Te genótipo +874TT estiveram em maior freqüência nos indivíduos do grupo controle. A média das concentrações plasmáticas de IFN-g nos pacientes com tuberculose foi significativamente menor que aquela observada no grupo controle, como também foi menor no grupo com TBEP do que no grupo com TBP, sugerindo uma relação dos baixos níveis séricos dessa citocina na tuberculose ativa, bem como na progressão para as formas mais graves da doença. Ademais, foi observada a associação dos genótipos +874TT e +874AA com altas e baixas concentrações de IFN-γ, respectivamente, tanto nos pacientes com tuberculose quanto no grupo controle. Assim sendo, os resultados sugerem uma associação do polimorfismo do gene IFNG +874T/A com suscetibilidade à infecção pelo M. tuberculosis na população estudada.

Associação do perfil de acetilação lenta do gene NAT2 na susceptibilidade ao câncer, na Região Norte do Brasil

Objetivos: O gene N-acetiltransferase 2 (NAT2) é um marcador para o estudo da susceptibilidade interindividual ao desenvolvimento de neoplasias malignas, visto que a enzima NAT2 participa da metabolização de agentes carcinogênicos e os polimorfismos de base única (SNP) do seu gene produzem enzimas com diferentes atividades, levando a acetilação lenta ou rápida de xenobióticos. O objetivo do presente estudo foi verificar uma possível associação entre os SNPS do gene NAT2 e a susceptibilidade ao acometimento de Adenocarcinoma gástrico ou Carcinoma ductal invasivo da mama em pacientes da região norte do Brasil. Material e Métodos: Os cinco polimorfismos de grande importância para a determinação do perfil de metabolização da enzima NAT2 (C282T, T341 C, C481 T, A803G e G857A) foram investigados por sequenciamento direto de 986 pares de bases, amplificados em duas reações de PCR, no total de 133 pacientes com câncer (63 com Câncer Gástrico e 70 com Câncer de Mama) e 89 indivíduos Controles. Para evitar interpretações espúrias decorrentes do subestruturamento populacional, empregamos um painel de 48 marcadores informativos de ancestralidade (IAM). Resultados: Encontramos diferenças estatísticas para a contribuição parental Africana e Européia, quando comparadas entre os grupos com Câncer e Controles, uma contribuição maior do grupo Africano foi detectada no grupo de estudo com câncer e, no grupo controle, foi detectada uma maior contribuição do grupo Europeu (p<0,001). Os genótipos do polimorfismo C282T dominante (TT + CT) apresentaram associação significativa (p<0,001; OR 3,076; Cl 95% 1,664-5,687) para a susceptibilidade as diferentes formas de Câncer investigadas. Foi observada uma associação significante do perfil de acetilação lenta e rápida com a susceptibilidade ao desenvolvimento das neoplasias investigadas (p=0,010; OR 3,054; Cl 95% 1,303-7,159) e (p= 0,041; OR 0,527 Cl 95% 0,280-0,973) evidenciando que indivíduos com o perfil acetilador lento apresentaram um risco aumentado em até três vezes no desenvolvimento de neoplasias quando comparado com os indivíduos controles. Conclusão: O controle genômico da ancestralidade foi efetivamente importante para a presente investigação possibilitando controlar o efeito da ancestralidade na associação do gene NAT2 para susceptibilidade ao câncer. Neste trabalho foi possivel evidenciar a forte influência do perfil de acetilação lenta do gene NAT2 de xenobióticos na susceptibilidade ao Câncer Gástrico e de Mama.

Metodologias e estratégias de imputação de marcadores genéticos em bovinos da raça Cachim

Pós-graduação em Genética e Melhoramento Animal - FCAV

Revisiting AFLP fingerprinting for an unbiased assessment of genetic structure and differentiation of taurine and zebu cattle

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Polymorphisms in candidate genes and their association with carcass traits and meat quality in Nellore cattle

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Assinaturas de seleção em bovinos da raça Canchim

Pós-graduação em Genética e Melhoramento Animal - FCAV

Accuracy of genotype imputation in Nelore cattle

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)