Impacto de Marcadores Moleculares na Produção Animal

,

REVISAO BI BLIOGRAFICA

Impacto de Marcadores Moleculares

na Produção Animal

Impact of Molecular Markers in Animal Production

Weimer, Tânia. A. -Departamento de Genética, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, UFRGS, Porto Alegre, RS. Hospital Veterinário, Universidade Luterana do Brasil, ULBRA. Canoas, RS.

Passos, Daniel T.-Departamento de Biologia, Universidade Luterana do Brasil, ULBRA. Canoas, RS.

Data de recebimento: 04/12/03 Data de aprovação: 28/02/04

RESUMO

Marcadores moleculares podem ser empregados para identificar regiões cromossômicas onde se localizam locos para características quantitativas

(QTL). A metodologia conhecida como seleção assistida por marcadores (MAS) utiliza informações dessas. regiões em programas de seleção ani-mal para identificar indivíduos com combinações favoráveis de QTL. Embora criadores e cientistas já estejam incorporando dados molecula-res, as estratégias ideais se encontram ainda sob investigação. As combi-nações de registros fenotípicos e genótipos moleculares serão as imple-mentações mais prováveis. Entretanto, marcadores moleculares têm em-prego mais direto na confirmação de registros genealógicos, na identifi-cação parental ou ainda na avaliação de um processo de introgressão gênica. De um modo mais extremo marcadores moleculares podem auxi-liar as técnicas reprodutivas avançadas como ovulação múltipla, transfe-rência de embriões, cultura de células primordiais embrionárias, matura-ção e fertilizamatura-ção in vitro, possibilitando a identificamatura-ção da introdumatura-ção de um gene em uma linhagem.

Palavras-chave: Marcadores moleculares, seleção assistida por marca-dores, controle de filiação, identificação individual.

38 v.l, n.2, nov 2003/abril 2004 - Veterinária emFoco

ABSTRACT

Molecular markers can be used to identify regions of chromosomes where quantitative trait loci (QTL) are located. The methodology known as marker-assisted selection (MAS) uses information about these regions in livestock selection programs to identify individuals with favorable combinations of QTL.Although breeders and scientists are incorporating molecular data, the optimum strategies are still under investigation. Combinations of phenotypic records and molecular genotypes will be the most likely implementation. However, molecular markers have more direct use such as for confirmation of pedigree files, for sire assignment or for evaluate the effect of a gene introgression processo In a most extreme form molecular markers can be allied with advanced reproductive technologies such as multiple ovulation, embryo transfer, embryonic stem cell cultures and in vitro maturation and fertilization to enable the identification of a gene introduction in a breed.

Key words: Molecular markers, marker-assisted selection, parental con-trol, individual identification

INTRODUÇÃO

Um dos fatores limitantes da seleção animal é a baixa herdabilidade das características de interesse econômico. Na prática, o que ocorre é sim-plesmente o descarte de animais adultos que não apresentam as caracte-rísticas desejadas, mantendo um indivíduo no rebanho até a idade de manifestação dos caracteres, o que implica em um custo muito alto. A identificação de marcadores moleculares (alterações herdáveis no DNA que diferenciam os indivíduos) associados com caracteres de interesse produtivo permitirá a inclusão dos mesmos nas práticas convencionais de seleção possibilitando, desta forma, a identificação precoce e objetiva de animais mais eficientes sem mudanças substanciais nas condições de ali-mentação, proporcionando dessa forma, uma melhoria no sistema de cri-ação, com baixo investimento.

Desde que o homem convive com os animais, nos primórdios de sua evo-lução, e desde que iniciou os processos de domesticação, sempre procu-rou aprimorar, nos rebanhos, características vantajosas para si, indepen

-dente dos efeitos que estas causassem aos animais. Os métodos emprega-dos foram sempre baseaemprega-dos na seleção feno típica e no "breeding value" (valor reprodutivo). Esta seleção pode ter como resultado positivo um gran

-de aumento na produtivida-de do rebanho, mas pode ter, como conseqü

-ência negativa a perda da variabilidade genética nos rebanhos submeti-dos à intensa seleção para poucos caracteres, o que prejudicaria esque-mas seletivos futuros. Alem disso, estas práticas demandam bastante tem-po, sendo assim muito dispendiosas.

DESENVOLVIMENTO

Com o conhecimento crescente do genoma de diferentes espécies animais e da descoberta de variantes polimórficas foi possível o emprego de mar-cadores moleculares para a caracterização genética das populações, ra-ças e espécies, para estudos de genealogias e controle de paternidade e para o melhoramento animal. Dentro deste último enfoque foi possível o estabelecimento de estratégias para identificar marcadores associados a doenças ou características produtivas visando otimizar as práticas seleti-vas. A técnica conhecida como MAS (seleção assistida por marcadores) se baseia no uso de variantes moleculares para suplementar ou substituir a seleção fenotípica clássica. As aplicações são diversas, desde o uso de um marcado r para identificar um gene de herança simples, como o emprego de marcadores para selecionar traços que são controlados por mais de um gene, ou a identificação da eficiência de introdução de um transgene ou de genes clonados (DODGSON et al., 1997; DENTINE, 1999; ARNA

-SON& VANVLECK,2000).

A utilização de MAS em programas produtivos pode possibilitar a redução no período de seleção, já que esta pode ser realizada precocemente, antes da manifestação da característica a ser selecionada e permitir a expansão do número de caracteres que pode ser efetivamente manipulado.

Assim, é possível obter-se aumento da eficiência reprodutiva, redução dos custos de progênie, maximização de esquemas de acasalamento, maxi-mização de efeitos heteróticos. A MAS é particularmente efetiva para a seleção de características de baixa herdabilidade e de difícil mensuração,

Embora não seja uma técnica simples, já existem marcadores molecula

-res correntemente usados para identificar animais portadores de doenças genéticas como a deficiência de adesão de leucócitos de bovinos (BLAD),

síndrome de stress em porcos (PSS) e músculo duplo em bovinos, em que os marcadores usados são genes controlando a manifestação destes de

-feitos. [http://www.angis.su.oz.au/Databases/BIRX/omia]. Em muitos casos, os marcadores utilizados são associados ao gene de interesse, como os microssatélites Oar SHP3 e Oar SHP4 (que flanqueiam o gene da cata-lase) em que determinados alelos são mais freqüentes nos animais sus-ceptíveis ao eczema facial em ovinos, a beta-lactoglobulina, em que os bovinos portadores do alelo A têm maior produção de leite, maior produ-ção de proteína e menor produprodu-ção de gordura, a prolactina em que as vacas portadoras do alelo G que têm maior produção de leite, a kappa-caseina, em que as portadoras do alelo B produzem leite com característi-cas melhores para produção de queijo e para industrialização e o gene FecB, responsável por maior eficiência reprodutiva em ovinos (WILSON et al., 2001; GUIMARÃES, 1999).

Em outras situações os marcadores são indiretos, sendo as associações observadas em marcadores próximos aos genes envolvidos em caracteres

quantitativos, sendo mais difícil identificar as relações causa/efeito.

As-sim, por exemplo, em bovinos, o microssatélite IDVGA-S1afeta a

eficiên-cia reprodutiva e o SNP (polimorfismo de um único nucleotídeo) Lep

Sau3AI interfere com o desempenho reprodutivo e o ganho de peso

(AL-MEIDAet al., 2003). Em ovinos, foram relatadas associações entre os

mi-crossatélites CSRD2138, OarAE129 e TGLA176com a resistência ou

sus-ceptibilidade a infecções parasitárias (BENAVIDESet al.,2002).

Um outro aspecto de grande importância prática para o qual os marcado-res moleculamarcado-res têm trazido um grande avanço é a determinação de

pa-ternidade, particularmente para as linhagens de alto valor comercial. O

conhecimento da estrutura dos pedigrees de animais zootecnicamente superiores facilita o melhoramento genético e as técnicas de manejo, mas a sua utilização esbarra na estimativa realística da eficácia de identifica-ção e na determinaidentifica-ção do custo/benefício do teste. Assim, é importante o estabelecimento de um painel de marcadores com uma boa eficiência para a identificação individual e para a exclusão de paternidade. Neste sentido os microssatélites, por serem freqüentemente hipervariáveis, são também ferramentas ideais para a identificação molecular dos indivíduos e para

análises de controle de filiação (CHAMBERS& MACAVOY,2000).

O conhecimento do genoma de espécies animais tem possibilitado a

des-coberta de um número crescente de variantes genéticas, permitindo o

desenvolvimento de estratégias para identificar marcadores moleculares ligados ou associados a doenças ou a características produtivas. Com isso desenvolveu-se a técnica conhecida como seleção auxiliada por marcado-res (MAS) que se baseia no uso de variantes moleculamarcado-res para auxiliar e otimizar a seleção fenotípica clássica, reduzindo o intervalo entre gera-ções e maximizando as técnicas seletivas. Por outro lado, os marcadores moleculares são muito efetivos para análises de controle de filiação, iden-tificação individual e caracterização de raças, populações e espécies e das relações evolutivas e micro-evolutivas entre estes organismos, podendo também auxiliar as técnicas de reprodução assistida.

A aplicação da MAS necessita, entretanto, do conhecimento prévio da variabilidade genética da população alvo, para evitar que a seleção resul-te em redução da diversidade genética total, o que poderia, a longo prazo, implicam em prejuízo de futuros progressos genético a serem aplicados

no rebanho (DENTINE, 1999).

Os marcadores moleculares podem ainda, auxiliar as técnicas reproduti-vas avançadas como ovulação múltipla, transferência de embriões, cultu-ra de células primordiais embrionárias, matucultu-ração e fertilização in vitro, pois permitem a identificação de genes específicos introduzidos no

reba-nho ou raça de interesse (DAVIS& DENISE, 1998).

CONCLUSÃO

REFERÊNCIAS

BIBLIOGRÁFICAS·

ALMEIDA,

s.

Molecular markers in the LEP gene and reproductive performance of beef

cattle J.Anim. Breed. Genet., v. 120, p.106-113, 2003.

ARNASON, T., VANVLECK, L.D. Genetic improvement of the horse, In:

The genetics ofthe horse.A T. Bowling & A Ruvinsky, (eds) CABI,Oxon, p.

5272000.

BENAVIDESM.

v.,

microsatellite markers of sheep chromosome 5 in faecal egg counts. Small Rum Res., v. 46, p. 97-105, 2002.

CHAMBERS,G. K., MACAVOY,E.S.Microsatellites: consensus and contro-versy. Comp. Bioch. Phys. B, v.126, p.455-476, 2000.

DAVIS,G. P.&DENISE. The impact of molecular markers on selection. J.

Anim. Sei, v. 76, p. 2331-2339, 1998.

DENTINE, M. R. Market assisted selection. In: The Genetics of Cattle, R.

Fries & A Ruvinsky (eds), CABI, Oxon, p. 710, 1999.

DODGSON, J. B., CHENG, H. A, OKIMOTO, R. DNA marker technology: A revolution in animal Genetics Symposium: Genetic selection- Strategies for the future. Poultry Sei., v.76, p. 1108-1117, 1997.

GUIMARÃES,S. E.E Análise de marcadores genômicos e detecção de QTLs

e genes candidatos em melhoramento animal. In: Melhoramento genético

aplicado à produção animal. J. C. C. PEREIRA (ed.) FEP-MVZ, Belo

Hori-zonte, p. 496, 1999.

WILSON, T., WU,X-Y.,JUENGEL, J. L., et al. Highly prolific Booroola sheep have a mutation in the intracellular kinase domain of bone morphogene-tic protein IB receptor (ALK-6) that is expressed in both oocytes and

gra-nulosa cells. Biol. Reprod., v. 64, p. 1225-1235, 2001.