Polimorfismos de los genes Calpaína y Calpastatina en dos poblaciones de Ovinos de Pelo Colombiano

Polymorphisms of the calpain and calpastatin genes in two populations of colombian creole sheep

Objetivo. El propósito del presente estudio fue caracterizar el polimorfismo genético tipo SNPs en los genes calpaína (CAPN) y calpastatina (CAST) en el ovino de pelo criollo colombiano (OPC). Materiales y métodos. 300 individuos pertenecientes a dos subpoblaciones de OPC de los departamentos de Sucre (SC) y Valle del Cauca (VC) fueron genotipados por PCR–RFLP (MspI) para el locus CAST y por PCR–SSCP para el locus CAPN. Se calcularon las frecuencias genotípicas, alélicas, la heterocigocidad observada (Ho) y esperada (He), el índice de fijación (F), los desvíos del equilibrio de Hardy-Weinberg (EHW) y un análisis de varianza molecular para estimar los valores de FST, FIS y FIT. Resultados. En el locus CAST, el genotipo MM  fue el más frecuente (83.9±1.1%), seguido por los otros genotipos (MN: 15.5±1.1; NN:6.0±0.0%) y la frecuencia alélica de M (91.7±0.4%) superó la del N (8.3±0.4%). Para el locus CAPN el genotipo heterocigoto (48.2±0.7%) fue el más frecuente; los otros genotipos presentaron frecuencias de TT:44.7±1.9 y CC:7.0±1.4%. El alelo T alcanzó una frecuencia de 68.8±1.5% (C:31.3±1.5%). Similares frecuencias alélicas y genotípicas se encontraron en las subpoblaciones. La He fue menor que la Ho en ambos loci, con valores negativos de F y desvios de EHW solo en CAPN. Toda la variación encontrada fue debida a diferencias dentro de los individuos, con valores no significativos (p>0.05) de FST, FIS y FIT (0.002, -0.093 y -0.095, respectivamente). Conclusiones. Los loci estudiados tiene alta variabilidad, estos resultados pueden ser utilizados para futuros planes de selección asistida por genes para aumentar la productividad del OPC.

1. Cuellar-Gamboa G, Jimenez-Robayo L, Grajels-Lombana H, Morales-Mendoza L, Leal-Gutierrez J, Sanchez-Isaza C. Factores que influencian la prolificidad en ovinos del centro agropecuario marengo, Colombia. Actas Iberoamericanas de Conservación Animal. 2015; 6(1):460-465. URL Available in: https://aicarevista.jimdo.com/app/download/11698017525/AICA2014_Trabajo011.pdf?t=1542558897
3. Ospina Ó, Grajales H, C CM. Gestión del conocimiento: mayor producción y competitividad. Perspectivas para los sistemas de producción ovino-caprinos. Rev Med Vet. 2011; 22(2):95-113. DOI: https://doi.org/10.19052/mv.564
5. Castellanos J, Rodriguez J, Toro W, Lenguas C. Agenda prospectiva de investigación y desarrollo tecnológico para la cadena productiva cárnica ovino – caprina en Colombia. Colombia: Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural; 2010. [Consultado: 2018 Julio 24]. Disponible en: https://sioc.minagricultura.gov.co/OvinoCaprina/Documentos/004%20-%20Documentos%20Competitividad%20Cadena/Agenda%20Prospectiva%20de%20Investigacion.pdf
7. Simanca J, Vergara O, Bustamante M. Description of growth in sheep creole (Ovis aries) in two populations from Córdoba, Colombia. Rev MVZ Córdoba. 2017; 22(3):6310-6319. DOI: https://doi.org/10.21897/rmvz.1135
9. Ocampo R, Martínez R, Rocha J, Cardona H. Genetic characterization of Colombian indigenous sheep. Rev Colomb Ciencias Pecu. 2017; 30(2):116-125. DOI: https://doi.org/10.17533/udea.rccp.v30n2a03
11. Pineda R, Montes D, Hernandez D. Association of the Polymorphisms FecXR, FecGH, and FecGI and Non-Genetic Factors that Affect the Prolificacy of Colombian Creole Sheep. Indian Journal of Science and Technology. 2018; 11(17). DOI: http://dx.doi.org/10.17485/ijst/2018/v11i17/122374
13. Coria M, Carranza P, Palma G. Calpain System in meat tenderization: A molecular approach. Rev MVZ Córdoba. 2018; 23(1):6523-6536. DOI: 10.21897/rmvz.1247. DOI: https://doi.org/10.21897/rmvz.1247
15. Georgieva S, Hristova D, Dimitrova I, Stancheva N, Bozhilova-Sakova M. Molecular analysis of ovine calpastatin (CAST) and myostatin (MSTN) genes in Synthetic Population Bulgarian Milk sheep using PCR-RFLP. J BioSci Biotechnol. 2015; 4(1):95-99. URL Available in: http://www.jbb.uni-plovdiv.bg/documents/27807/1014559/jbb_2015-4(1)-pages_95-99.pdf
17. Bagatoli A, Gasparino E, Soares M, Amaral R, Macedo F, Voltolini D, et al. Expression of calpastatin and myostatin genes associated with lamb meat quality. Genet.Mol.Res. 2013; 12(4):6168-6175. DOI: http://dx.doi.org/10.4238/2013.December.4.3
18. Knight MI, Daetwyler HD, Hayes BJ, Hayden MJ, Ball AJ, Pethick DW, et al. Discovery and trait association of single nucleotide polymorphisms from gene regions of influence on meat tenderness and long-chain omega-3 fatty acid content in Australian lamb. Animal Production Science. 2012; 52(7):591-600. DOI: https://doi.org/10.1071/AN11229
20. Azari M, Dehnavi E, Yousefi S, Shahmohamadi L. Polymorphism of calpastatin, calpain and myostatin genes in native dalagh sheep in Iran. Slovak J Anim Sci. 2012; 45(1):1-6. URL Available in: http://www.cvzv.sk/slju/12_1/Azari-Dehnavi-SJAS-1-2012.pdf
22. Santos C, Crispim A, Seno L, Vargas-Junior F, Grisolia B. Polymorphisms in the CAST gene of shepp from mato grosso do Sul, Brazil. Rev Colomb Cienc Animal - RECIA. 2016; 8(1):51-55. DOI: https://doi.org/10.24188/recia.v8.n1.2016.206
24. Excoffier L, Lischer HEL. Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows. Mol Ecol Resour. 2010; 10(3):564-567. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x PMid:21565059
26. Peakall R, Smouse PE. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research--an update. Bioinformatics. 2012; 28(19):2537-2539. DOI: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460 PMid:22820204
28. Byun SO, Zhou H, Forrest RHJ, Frampton CM, Hickford JGH. Association of the ovine calpastatin gene with birth weight and growth rate to weaning. Anim Genet. 2008; 39(5):572-573. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2052.2008.01745.x PMid:18513277
30. Dehnavi E, Azari M, Hasani S, Nassiry M, Mohajer M, Ahmadi A. Genetic Variability of Calpastatin and Calpain Genes in Iranian Zel Sheep Using PCR-RFLP and PCR-SSCP Methods. Iranian Journal of Biotechnology. 2012; 10(2):136-139. URL Available in: http://www.ijbiotech.com/article_7186.html
32. Nikmard M, Molaee V, Eskandarinasab M, Djadid D, Vajhi A. Calpastatin polymorphism in Afshari sheep and its possible correlation with growth and carcass traits. Journal of Applied Animal Research. 2012; 40(4):346-350. DOI: https://doi.org/10.1080/09712119.2012.692330
33. Khan S, Riaz M, Ghaffar A, Khan M. Calpastatin (CAST) gene polymorphism and its association with average daily weight gain in Balkhi and Kajli sheep and Beetal goat breeds. Pakistan J Zool. 2012; 44(2):377-382. URL Available in: http://zsp.com.pk/pdf44/377-382%20_11_%20PJZ-607-11%20Corrected-Khan-et-al-PJZ.pdf
35. Nassiry M, Shahroudi F, Tahmoorespur M, Javadmanesh A. Genetic variability amd population structure in Beta-lactoglobulin, Calpastatin and Calpain loci in Iranian Kurdi sheep. Pak J Biol Sci. 2007; 10(7):1062-1067. DOI: https://doi.org/10.3923/pjbs.2007.1062.1067 PMid:19070051
37. Molano J. Identificación de polimorfismos de nucleótido simple en los genes Calpaína y Calpastatina en ovinos criollos colombianos. Universidad de Cundinamarca; 2016. [Consultado: 2018 Julio 24]. Disponible en: http://dspace.ucundinamarca.edu.co:8080/xmlui/bitstream/handle/123456789/422/IDENTIFICACI%C3%93N%20DE%20POLIMORFISMOS%20DE%20NUCLEOTIDO%20SIMPLE%20EN%20LOS%20GENES%20DE.pdf?sequence=1&isAllowed=y.
39. Fang Q, Forrest RH, Zhou H, Frampton CM, Hickford JGH. Variation in exon 10 of the ovine calpain 3 gene (CAPN3) and its association with meat yield in New Zealand Romney sheep. Meat Sci. 2013; 94(3):388-390. DOI: https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2013.03.015 PMid:23567141
41. Mahrous KF, Hassanane MS, Shafey HI, Abdel Mordy M, Rushdi HE. Association between single nucleotide polymorphism in ovine Calpain gene and growth performance in three Egyptian sheep breeds. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2016; 14(2):233-240. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jgeb.2016.09.003
43. Grochowska E, Borys B, Grześkowiak E, Mroczkowski S. Effect of the calpain small subunit 1 gene (CAPNS1) polymorphism on meat quality traits in sheep. Small Ruminant Research. 2017; 150:15-21. DOI: https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2017.02.022
45. Naveen K, Jayashankar M, Nagaraja R, Nagaraja C, Nadeem F, Satyanarayana K. Genetic polymorphism of ovine calpain gene in Bandur sheep. International Journal of Science, Environment and Technology. 2015; 4(3):804-812. URL Available in: http://www.ijset.net/journal/701.pdf
47. Bahrami A, Behzadi S, Miraei-Ashtiani SR, Roh S-G, Katoh K. Genetic polymorphisms and protein structures in growth hormone, growth hormone receptor, ghrelin, insulin-like growth factor 1 and leptin in Mehraban sheep. Gene. 2013; 527(1):397-404. https://doi.org/10.1016/j.gene.2013.05.066 PMid:23747407