RNA-Strukturen im Hepatitis-C-Virus und ihre Bedeutung für Translation und Replikation

Das Hepatitis C Virus (HCV) ist ein umhülltes Virus aus der Familie der Flaviviridae. Es besitzt ein Plusstrang-RNA Genom von ca. 9600 Nukleotiden Länge, das nur ein kodierendes Leseraster besitzt. Das Genom wird am 5’ und 3’ Ende von nicht-translatierten Sequenzen (NTRs) flankiert, welche für die Translation und vermutlich auch Replikation von Bedeutung sind. Die 5’ NTR besitzt eine interne Ribosomeneintrittsstelle (IRES), die eine cap-unabhängige Translation des ca. 3000 Aminosäure langen viralen Polyproteins erlaubt. Dieses wird ko- und posttranslational von zellulären und viralen Proteasen in 10 funktionelle Komponenten gespalten. Inwieweit die 5’ NTR auch für die Replikation der HCV RNA benötigt wird, war zu Beginn der Arbeit nicht bekannt. Die 3’ NTR besitzt eine dreigeteilte Struktur, bestehend aus einer variablen Region, dem polyU/UC-Bereich und der sogenannten X-Sequenz, eine hochkonservierte 98 Nukleotide lange Region, die vermutlich für die RNA-Replikation und möglicherweise auch für die Translation benötigt wird. Die genuae Rolle der 3’ NTR für diese beiden Prozesse war zu Beginn der Arbeit jedoch nicht bekannt. Ziel der Dissertation war deshalb eine detaillierte genetische Untersuchung der NTRs hinsichtlich ihrer Bedeutung für die RNA-Translation und -Replikation. In die Analyse mit einbezogen wurden auch RNA-Strukturen innerhalb der kodierenden Region, die zwischen verschiedenen HCV-Genotypen hoch konserviert sind und die mit verschiedenen computer-basierten Modellen vorhergesagt wurden. Zur Kartierung der für RNA-Replikation benötigten Minimallänge der 5’ NTR wurde eine Reihe von Chimären hergestellt, in denen unterschiedlich lange Bereiche der HCV 5’ NTR 3’ terminal mit der IRES des Poliovirus fusioniert wurden. Mit diesem Ansatz konnten wir zeigen, dass die ersten 120 Nukleotide der HCV 5’ NTR als Minimaldomäne für Replikation ausreichen. Weiterhin ergab sich eine klare Korrelation zwischen der Länge der HCV 5’ NTR und der Replikationseffizienz. Mit steigender Länge der 5’ NTR nahm auch die Replikationseffizienz zu, die dann maximal war, wenn das vollständige 5’ Element mit der Poliovirus-IRES fusioniert wurde. Die hier gefundene Kopplung von Translation und Replikation in der HCV 5’ NTR könnte auf einen Mechanismus zur Regulation beider Funktionen hindeuten. Es konnte allerdings noch nicht geklärt werden, welche Bereiche innerhalb der Grenzen des IRES-Elements genau für die RNA-Replikation benötigt werden. Untersuchungen im Bereich der 3’ NTR ergaben, dass die variable Region für die Replikation entbehrlich, die X-Sequenz jedoch essentiell ist. Der polyU/UC-Bereich musste eine Länge von mindestens 11-30 Uridinen besitzen, wobei maximale Replikation ab einer Länge von 30-50 Uridinen beobachtet wurde. Die Addition von heterologen Sequenzen an das 3’ Ende der HCV-RNA führte zu einer starken Reduktion der Replikation. In den hier durchgeführten Untersuchungen zeigte keines der Elemente in der 3’ NTR einen signifikanten Einfluss auf die Translation. Ein weiteres cis aktives RNA-Element wurde im 3’ kodierenden Bereich für das NS5B Protein beschrieben. Wir fanden, dass Veränderungen dieser Struktur durch stille Punktmutationen die Replikation hemmten, welche durch die Insertion einer intakten Version dieses RNA-Elements in die variable Region der 3’ NTR wieder hergestellt werden konnte. Dieser Versuchsansatz erlaubte die genaue Untersuchung der für die Replikation kritischen Strukturelemente. Dadurch konnte gezeigt werden, dass die Struktur und die Primärsequenz der Loopbereiche essentiell sind. Darüber hinaus wurde eine Sequenzkomplementarität zwischen dem Element in der NS5B-kodierenden Region und einem RNA-Bereich in der X-Sequenz der 3’ NTR gefunden, die eine sog. „kissing loop“ Interaktion eingehen kann. Mit Hilfe von gezielten Mutationen konnten wir zeigen, dass diese RNA:RNA Interaktion zumindest transient stattfindet und für die Replikation des HCV essentiell ist.

Strukturelle und funktionelle Untersuchungen zur Bedeutung der endogenen retroviralen Insertion HERV-K(C4) im C4-Gen des Menschen

Der Längenpolymorphismus des C4-Gens beruht auf der An- oder Abwesenheit einer 6.4 kb langen Insertion im Intron 9. Es handelt sich dabei um einen eigenständigen bisher noch nicht beschriebenen Virus-Typ, der alle Sequenzmerkmale der Familie der humanen endogenen Retroviren (HERV) trägt und zu den HERV-K Viren gehört. Der Provirus wurde als HERV-K(C4) bezeichnet. Die Orientierung dieses retroviralen Elements ist entgegengesetzt zu der Transkriptionsrichtung des C4-Gens. Mittels RT-PCR, RNase Protection Assays und Northern-Blot Analysen konnte der Nachweis von HERV-K(C4)-Antisense mRNA-Transkripten in verschiedenen humanen Zellinien und Geweben erbracht werden. Die retroviralen Transkripte schlossen am 5'- und 3'-Ende Sequenzen des C4-Exon 9 und Exon 10 ein, so daß diese wahrscheinlich "readthrough" Transkripte darstellen, die durch einen 5' des LTR2 gelegenen Promotor initiiert oder im Zusammenhang mit der C4-Expression transkribiert und reguliert werden. Weiterhin konnten insgesamt 4 HERV-K(C4)-mRNA Spezies, einschließlich einer Vollängen-RNA detektiert werden. Die drei subgenomischen mRNAs werden vermutlich durch einfaches und mehrfaches Spleißen generiert. Die quantitative Analyse in verschiedenen humanen Zellinien ergab, daß HERV-K(C4) durchschnittlich mit einer Kopienanzahl zwischen ca.1 bis 100 Transkripten in einer Zelle vorkommt, so daß es sich um low abundance mRNAs handelt. Mittels eines Reportergen-System konnte eine Aktivität des LTR2-Promotors in der Sense-Orientierung des Retrovirus nachgewiesen werden, die nach Stimulation mit IFN- signifikant abnahm. Ein humanes Modell-Systems wurde etabliert, um die Theorie einer Antisense-Abwehr gegen exogene Retroviren in HepG2-Zellen zu überprüfen. Die Theorie basiert auf dem Nachweis von HERV-K(C4)-Antisense-Transkripten, die über eine Heteroduplexbildung mit der Sense-mRNA von verwandten, infektiösen Retroviren eine mögliche Blockierung deren Translation erwirken könnten. Es konnte eine signifikante Abnahme der retroviralen Expression von bis zu 45% nach steigenden Dosen an IFN- in HepG2-Zellen nachgewiesen werden. Der funktionell aktive 3'-LTR-Sense Promotor sowie der Nachweis von HERV-K(C4)-Antisense Transkripten sprechen für die bedeutende Rolle von HERV-K(C4) bei der Genregulation und Schutz gegen exogene Retroviren, wodurch eine Selektion stattgefunden hat.

Induktion und Analyse spezifischer Immunantworten nach intranodaler Immunisierung mit RNA im murinen Modell

Die Wirksamkeit einer Vakzine ist von vielen Parametern abhängig. Dazu gehören unter anderen: das ausgewählte Antigen, die Formulation in der das Antigen benutzt wird sowie die Applikationsroute. Antigen-kodierende Ribonukleinsäuren (RNA) gilt heutzutage als eine sichere und effiziente Alternative zu traditionellen Impfstoff-Formulierungen, wie Peptiden, rekombinanten Proteinen, viralen Systemen oder DNA basierten Impfstoffen. Bezüglich des Applikationsortes repräsentiert der Lymphknoten ein optimales Milieu für die Interaktion zwischen antigenpräsentierenden Zellen und T-Zellen. Vor diesem Hintergrund war die Zielsetzung dieser Arbeit, ein auf direktem in vivo Transfer von Antigen-kodierender in vitro transkribierter RNA (IVT-RNA) basierendes Impfverfahren zu entwickeln, zu charakterisieren und auf seine anti-tumorale Wirksamkeit zu testen. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass dendritische Zellen (DCs) in vitro hocheffizient mit IVT-RNA transfiziert werden können und eine hohe stimulatorische Kapazität besitzen. Durch Sequenzmodifikation der IVT-RNA konnten wir die Transkriptstabilität und Translationseffizienz erhöhen was zu einer Steigerung der stimulatorischen Kapazität in vivo führte. Darüber hinaus untersuchten wir die Auswirkung der Insertion eines Signalpeptides 5’ sowie einer C-terminalen transmembran- und zytosolischen-Domäne eines MHC-Klasse-I-Moleküls am 3’ der Antigen-kodierenden Sequenz auf die Effizienz der MHC-Klasse-I und -II Präsentation. Wir konnten in vitro und in vivo nachweisen, dass diese Modifikation zu einer gesteigerten, simultanen Stimulation von antigenspezifischen CD4+ und CD8+ T-Zellen führt. Auf der Basis der optimierten Vektorkassetten etablierten wir die intranodale (i.n.) Transfektion von antigenpräsentierenden Zellen in der Maus. Dazu nutzten wir verschiedene Reportersysteme (eGFP-RNA, fluoreszensmarkierte RNA) und konnten zeigen, dass die intranodale Applikation von IVT-RNA zu selektiven Transfektion und Maturation lymphknotenresidenter DCs führt. Zur Untersuchung der immunologischen Effekte wurden in erster Linie auf Influenza-Hemagglutinin-A und Ovalbumin basierende Modellantigensysteme verwendet. Beide Antigene wurden als Antigen-MHC-Fusionskonstrukte genutzt. Als Responderzellen wurden TCR-transgene Lymphozyten verwendet, die MHC-Klasse-I oder -Klasse-II restringierte Epitope des Influenza-Hemagglutinin-A bzw. des Ovalbumin-Proteins erkennen. Wir konnten in vivo zeigen, dass die intranodale Immunisierung mit IVT-RNA zu einer effizienten Stimulation und Expansion von antigenspezifischen CD4+ und CD8+ T-Zellen in einer dosisabhängigen Weise führt. Funktionell konnte gezeigt werden, dass diese T-Zellen Zytokine sezernieren und zur Zytolyse befähigt sind. Wir waren in der Lage durch repetitive i.n. RNA Immunisierung ein ‚Priming’ CD8+ T-Zellen in naiven Mäusen sowohl gegen virale als auch gegen Tumor assoziierte Antigene zu erreichen. Die geprimten T-Zellen waren befähigt eine zytolytische Aktivität gegen mit spezifischem Peptid beladene Targetzellen zu generieren. Darüber hinaus waren wir in der Lage Gedächtnisszellen expandieren zu können. Abschließend konnten wir in Tumormodellen sowohl in prophylaktischen als auch in therapeutischen Experimenten zeigen dass die i.n. RNA Vakzination die Potenz zur Induktion einer anti-tumoralen Immunität besitzt.

Isolamento, variabilità ed espressione del gene PIMT in Girasole

Il vigore è un aspetto rilevante della qualità delle sementi, strettamente connesso al loro status fisiologico, al genotipo e alle condizioni di stoccaggio. Stress ossidativi e danni alle macromolecole sono alla base del deterioramento del seme, che è equipaggiato con sistemi protettivi e di riparazione. Uno di questi coinvolge l’L-isoaspartil metiltransferasi (PIMT) che ripara i misfolding proteici catalizzando la riconversione in aspartato dell’isoaspartile anomalo accumulato. Scopo di questo studio era valutare il possibile ruolo del meccanismo di riparazione di PIMT nel vigore del seme in girasole. Per questo il relativo gene è stato isolato e caratterizzato, la variabilità allelica determinata su un campione di linee inbred e l’espressione genica misurata in risposta all’invecchiamento accelerato (aging) e al priming. La sequenza codificante ottenuta è costituita da 4 esoni e contiene i 5 domini caratteristici delle metiltransferasi. Il gene mostra elevata similarità con gli ortologhi vegetali e scarsa diversità nucleotidica nei genotipi coltivati rappresentativi della variabilità della specie. Nella sequenza aminoacidica, comunque, sono state rinvenute tre sostituzioni che potrebbero influenzare la funzionalità enzimatica. Dal punto di vista fisiologico i genotipi considerati hanno esibito notevole variabilità di risposte ai trattamenti, sia in termini di vigore che di espressione genica. Aging e priming hanno prodotto generalmente gli effetti attesi, rispettivamente negativi e positivi, sulla germinabilità e sulla sua velocità. In generale l’espressione di PIMT è risultata massima nel seme secco, come riportato altrove, e ridotta dall’aging. Anche il priming ha diminuito l’espressione rispetto al seme quiescente, mentre il suo effetto dopo l’aging è risultato genotipo-dipendente. Tuttavia, nelle condizioni descritte, non si sono evidenziate correlazioni significative tra vigore ed espressione di PIMT, tali da suggerire un chiaro ruolo di questo meccanismo nella qualità fisiologica del seme.

Comparative genomics and phylogenetics of the vertebrate CYP3 family

CYP3A verstoffwechselt mehr als 50% aller gegenwärtig in der Therapie eingesetzten Wirkstoffe, die häufig an klinisch relevanten Arzneimitttel-Wechselwirkungen beteiligt sind. Das Verständnis über die Bedeutung und die Regulation von einzelnen CYP3A Genen in der Pharmakologie und Physiologie ist unvollständig. Wir untersuchten die Evolution des CYP3 Genlokus über einen Zeitraum von 450 Millionen Jahre mittels genomischer Sequenzen von 16 Tierarten. Neue CYP3 Unterfamilien (CYP3B, C und D) entstanden über eine beschleunigte Evolution aus CYP3A Vorstufen von Clupeocephala Spezies. Ausgeprägte funktionelle Unterschiede traten zwischen CYP3A in Säugern und Clupeocephala CYP3 auf. Alle amnioten CYP3A Gene entwickelten sich aus zwei CYP3A Urgenen. Aufgrund der Entstehung von Säugern mit Plazenta ging eines von ihnen verloren während das andere eine neue genomische Umgebung infolge einer Translokation erlangte. In Primaten unterzog sich CYP3A mit mehreren Genduplikationen, Deletionen, Pseudogenisierung und Genkonversionen einer raschen evolutionären Veränderung. Die Entwicklung von CYP3A in Schmalnasenaffen (Alte Welt Affen, große Menschenaffen und Menschen) unterschieden sich wesentlich von Neue Welt Primaten (z.B. gewöhnlichen Krallenaffen) und Feuchtnasenaffen (z.B. Galago). Stellvertretend für die CYP3A Protein-codierende Sequenz entdeckten wir zwei frühe Episoden von besonders starker positiver Selektion: (1) auf CYP3A7 in der frühen hominoiden Evolution, welche im fetalen Zeitraum von einer Einschränkung der hepatischen Expression begleitet war, und (2) auf humanes CYP3A4 im Anschluss an die Teilung der Abstammungslinie in Schimpansen und Mensch. In Übereinstimmung mit diesen Befunden beeinflussen drei von vier positiv ausgewählten Aminosäuren, die in früheren biochemischen CYP3A Studien untersucht wurden, die Aktivität und Regioselektivität. Es ist somit naheliegend, dass CYP3A7 und CYP3A4 katalytische Funktionen erworben haben können, die besonders wichtig waren für die Evolution von Hominoiden und Menschen. Die Charakterisierung von CYP3A Promotoren in Primaten zeigte eine Anreicherung von ER6 Elementen in CYP3A Promotoren von Primaten und einen Trend in Richtung Erhöhung der ER6 Enstehung entlang den Abstammungslinien, die zu humanen und Schimpansen CYP3A4 führten. Die steigende Anzahl an ER6 Elementen kann durch die ausgeprägte CYP3A4 Induzierbarkeit und Expressionsvariabilität im Menschen verursacht sein.

Toll-like receptors in domestic animals

Toll-like receptors are pattern recognition receptors with which hosts recognize pathogen-associated molecular patterns (PAMP). This recognition process is translated rapidly into a meaningful defense reaction. This form of innate host defense is preserved in the animal kingdom: invertebrates heavily depend on it; higher vertebrates also have an adaptive immune system. Both adaptive and innate immune systems are intertwined in that the former also depends on an intact innate recognition and response system. Members of the TLR system cover recognition of parasitic, bacterial or viral germs. Due to the constraints imposed by the necessity to recognize PAMP and to interact with downstream signaling molecules, the TLR system is relatively conserved in evolution. Nevertheless, subtle species differences have been reported for several mammalian TLR members. Examples of this will be given. In all mammalian species investigated, part of the coding sequence is available for the most important TLR members, thus allowing study of expression of these TLR members in various tissues by reverse-transcription polymerase chain reaction in its classical (RT-PCR) and quantitative real time RT-PCR (qRT-PCR) form. In some species, the whole coding sequences of the most important or even all TLR members are known. This allows construction of cDNA and transfection of common host cells, thus permitting functional studies. Extensive investigations were devoted to the study of non-synonymous single nucleotide polymorphisms. In a few cases, expression of a given amino acid in the extracellular (ligand-binding) portion of TLR members could be associated with infectious diseases. This will be discussed below.

Characterization of the porcine transferrin gene (TF) and its association with disease severity following an experimental Actinobacillus pleuropneumoniae infection

Transferrin (TF)-mediated provision of iron is essential for a productive infection by many bacterial pathogens, and iron-depletion of TF is a first line defence against bacterial infections. Therefore, the transferrin (TF) gene can be considered a candidate gene for disease resistance. We obtained the complete DNA sequence of the porcine TF gene, which spans 40 kb and contains 17 exons. We identified polymorphisms on a panel of 10 different pig breeds. Comparative intra- and interbreed sequence analysis revealed 62 polymorphisms in the TF gene including one microsatellite. Ten polymorphisms were located in the coding sequence of the TF gene. Four SNPs (c.902A>T, c.980G>A, c.1417A>G, c.1810A>C) were predicted to cause amino acid exchanges (p.Lys301Ile, p.Arg327Lys, p.Lys473Glu, p.Asn604His). We performed association analyses using six selected TF markers and 116 pigs experimentally infected with Actinobacillus pleuropneumoniae serotype 7. The analysis showed breed-specific TF allele frequencies. In German Landrace, we found evidence for a possible association of the severity of A. pleuropneumoniae infection with TF genotypes.

A shared 336 kb haplotype associated with the belt pattern in three divergent cattle breeds

We recently mapped the belt mutation in Brown Swiss cattle to a 922 kb interval on BTA3. In this study, we analysed two additional cattle breeds with the belted phenotype: Galloway and Dutch Belted (Lakenvelder). By genotyping microsatellites in solid-coloured and belted Galloways, we confirmed that the belt mutation in Galloways is strongly associated with the same chromosomal locus as in Brown Swiss cattle. Subsequently, we analysed 36 SNPs in the belt interval in three breeds. We identified a single belt-associated haplotype for each of the analysed breeds. The three breed-specific belt haplotypes share alleles in four blocks. Three of these blocks comprise only one single or two consecutive markers, while the largest shared haplotype block encompasses nine consecutive SNPs in a 336 kb interval. The large shared haplotype across divergent breeds suggests a common mutation for the belt phenotype in all three breeds. We identified a potential candidate gene within this interval coding for the developmental transcription factor HES6. We re-sequenced the complete HES6 coding sequence in belted and solid-coloured cattle but did not find belt-associated polymorphisms. In conclusion, our data provide strong evidence in favour of a common founder for the belt phenotype in different cattle breeds and have resulted in an improved fine-mapping of the causative mutation.

Identification of the bovine Arachnomelia mutation by massively parallel sequencing implicates sulfite oxidase (SUOX) in bone development

Arachnomelia is a monogenic recessive defect of skeletal development in cattle. The causative mutation was previously mapped to a approximately 7 Mb interval on chromosome 5. Here we show that array-based sequence capture and massively parallel sequencing technology, combined with the typical family structure in livestock populations, facilitates the identification of the causative mutation. We re-sequenced the entire critical interval in a healthy partially inbred cow carrying one copy of the critical chromosome segment in its ancestral state and one copy of the same segment with the arachnomelia mutation, and we detected a single heterozygous position. The genetic makeup of several partially inbred cattle provides extremely strong support for the causality of this mutation. The mutation represents a single base insertion leading to a premature stop codon in the coding sequence of the SUOX gene and is perfectly associated with the arachnomelia phenotype. Our findings suggest an important role for sulfite oxidase in bone development.

Polymorphic variants of the multidrug resistance gene Mdr1a and response to antiepileptic drug treatment in the kindling model of epilepsy

Allelic variants of the human P-glycoprotein encoding gene MDR1 (ABCB1) are discussed to be associated with different clinical conditions including pharmacoresistance of epilepsy. However, conflicting data have been reported with regard to the functional relevance of MDR1 allelic variants for the response to antiepileptic drugs. To our knowledge, it is not known whether functionally relevant genetic polymorphisms also occur in the two genes (Mdr1a/Abcb1a, Mdr1b/Abcb1b) coding for P-glycoprotein in the brain of rodents. Therefore, we have started to search for polymorphisms in the Mdr1a gene, which governs the expression of P-glycoprotein in brain capillary endothelial cells in rats. In the kindling model of temporal lobe epilepsy, subgroups of phenytoin-sensitive and phenytoin-resistant rats were selected in repeated drug trials. Sequencing of the Mdr1a gene coding sequence in the subgroups revealed no general differences between drug-resistant and drug-sensitive rats of the Wistar outbred strain. A comparison between different inbred and outbred rat strains also gave no evidence for polymorphisms in the Mdr1a coding sequence. However, in exon-flanking intron sequences, four genetic variants were identified by comparison between these rats strains. In conclusion, the finding that Wistar rats vary in their response to phenytoin, while having the same genetic background, argues against a major impact of Mdr1a genetics on pharmacosensitivity to antiepileptic drugs in the amygdala kindling model.

A noncoding melanophilin gene (MLPH) SNP at the splice donor of exon 1 represents a candidate causal mutation for coat color dilution in dogs

Coat color dilution in several breeds of dog is characterized by a specific pigmentation phenotype and sometimes accompanied by hair loss and recurrent skin inflammation, the so-called color dilution alopecia or black hair follicular dysplasia. Coat color dilution (d) is inherited as a Mendelian autosomal recessive trait. In a previous study, MLPH polymorphisms showed perfect cosegregation with the dilute phenotype within breeds. However, different dilute haplotypes were found in different breeds, and no single polymorphism was identified in the coding sequence that was likely to be causative for the dilute phenotype. We resequenced the 5'-region of the canine MLPH gene and identified a strong candidate single nucleotide polymorphism within the nontranslated exon 1, which showed perfect association to the dilute phenotype in 65 dilute dogs from 7 different breeds. The A/G polymorphism is located at the last nucleotide of exon 1 and the mutant A-allele is predicted to reduce splicing efficiency 8-fold. An MLPH mRNA expression study using quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction confirmed that dd animals had only about approximately 25% of the MLPH transcript compared with DD animals. These results provide preliminary evidence that the reported regulatory MLPH mutation might represent a causal mutation for coat color dilution in dogs.

Mutations within the FGF5 gene are associated with hair length in cats

Hereditary hair length variability in mice and dogs is caused by mutations within the fibroblast growth factor 5 (FGF5) gene. The aim of this study was to evaluate the feline FGF5 orthologue as a functional candidate gene for the long hair phenotype in cats, which is recessive to short hair. We amplified the feline FGF5 cDNA and characterised two alternatively spliced transcripts by RT-PCR. Comparative cDNA and genomic DNA sequencing of long- and short-haired cats revealed four non-synonymous polymorphisms in the FGF5 coding sequence. A missense mutation (AM412646:c.194C>A) was found in the homozygous state in 25 long-haired Somali, Persian, Maine Coon, Ragdoll and crossbred cats. Fifty-five short-haired cats had zero or one copy of this allele. Additionally, we found perfect co-segregation of the c.194C>A mutation within two independent pedigrees segregating for hair length. A second FGF5 exon 1 missense mutation (AM412646:c.182T>A) was found exclusively in long-haired Norwegian Forest cats. The c.182T>A mutation probably represents a second FGF5 mutation responsible for long hair in cats. In addition to the c.194C>A mutation, a frameshift mutation (AM412646:c.474delT) was found with a high frequency in the long-haired Maine Coon breed. Finally, a missense mutation (AM412646:c.475A>C) was also associated with the long-haired phenotype in some breeds. However, as one short-haired cat was homozygous for this polymorphism, it is unlikely that it has a functional role in the determination of hair length.

Evaluation of the CTSL2 gene as a candidate gene for alopecia X in Pomeranians and Keeshonden

Alopecia X is a noninflammatory, progressive, bilateral symmetric alopecia in dogs. The disease is mainly found in Nordic breeds. The breed predisposition and a strong familial accumulation suggest a hereditary background. We analyzed the cathepsin L2 gene (CTSL2) as a candidate for alopecia X. The comparative sequencing of 14 affected and 18 control animals revealed ten polymorphisms; however, none of these polymorphisms affected the coding sequence. Haplotype analysis did not reveal an association of one particular CTSL2 haplotype with the disease phenotype; therefore, we conclude that the CTSL2 gene is probably not the causative gene for alopecia X.

The locus for bovine dilated cardiomyopathy maps to chromosome 18

Bovine dilated cardiomyopathy (BDCMP) is a severe and terminal disease of the heart muscle observed in Holstein-Friesian cattle over the last 30 years. There is strong evidence for an autosomal recessive mode of inheritance for BDCMP. The objective of this study was to genetically map BDCMP, with the ultimate goal of identifying the causative mutation. A whole-genome scan using 199 microsatellite markers and one SNP revealed an assignment of BDCMP to BTA18. Fine-mapping on BTA18 refined the candidate region to the MSBDCMP06-BMS2785 interval. The interval containing the BDCMP locus was confirmed by multipoint linkage analysis using the software loki. The interval is about 6.7 Mb on the bovine genome sequence (Btau 3.1). The corresponding region of HSA19 is very gene-rich and contains roughly 200 genes. Although telomeric of the marker interval, TNNI3 is a possible positional and a functional candidate for BDCMP given its involvement in a human form of dilated cardiomyopathy. Sequence analysis of TNNI3 in cattle revealed no mutation in the coding sequence, but there was a G-to-A transition in intron 6 (AJ842179:c.378+315G>A). The analysis of this SNP using the study's BDCMP pedigree did not conclusively exclude TNNI3 as a candidate gene for BDCMP. Considering the high density of genes on the homologous region of HSA19, further refinement of the interval on BTA18 containing the BDCMP locus is needed.

High variability and non-neutral evolution of the mammalian avpr1a gene

BACKGROUND: The arginine-vasopressin 1a receptor has been identified as a key determinant for social behaviour in Microtus voles, humans and other mammals. Nevertheless, the genetic bases of complex phenotypic traits like differences in social and mating behaviour among species and individuals remain largely unknown. Contrary to previous studies focusing on differences in the promotor region of the gene, we investigate here the level of functional variation in the coding region (exon 1) of this locus. RESULTS: We detected high sequence diversity between higher mammalian taxa as well as between species of the genus Microtus. This includes length variation and radical amino acid changes, as well as the presence of distinct protein variants within individuals. Additionally, negative selection prevails on most parts of the first exon of the arginine-vasopressin receptor 1a (avpr1a) gene but it contains regions with higher rates of change that harbour positively selected sites. Synonymous and non-synonymous substitution rates in the avpr1a gene are not exceptional compared to other genes, but they exceed those found in related hormone receptors with similar functions. DISCUSSION: These results stress the importance of considering variation in the coding sequence of avpr1a in regards to associations with life history traits (e.g. social behaviour, mating system, habitat requirements) of voles, other mammals and humans in particular.