Молекулярно-генетический мониторинг наследственных аномалий у крупного рогатого скота: гипотрихоз, идиопатическая эпилепсия и дилютор-фенотип (обзор)

Статья посвящена актуальной проблеме снижения репродуктивной функции у крупного рогатого скота герефордской и казахской белоголовой пород, что оказывает значительное влияние на экономические показатели животноводства. Основное внимание уделено трем ключевым генетическим нарушениям: гипотрихоз (HY), идиопатическая эпилепсия (IE) и дилютор-фенотип (DL), которые существенно снижают продуктивность и воспроизводительные способности животных. Подробно рассматриваются молекулярно-генетические механизмы каждого из нарушений. Для гипотрихоза выявлены ключевые гены, ответственные за развитие шерстного покрова (MC1R, PMEL, KRT71). В случае идиопатической эпилепсии основное внимание уделено мутациям в гене DYRK1B, влияющим на неврологические функции. Дилютор-фенотип, проявляющийся в ослаблении пигментации, преимущественно связан с мутацией в гене PMEL (p.Leu18del). Установлено, что гипотрихоз, обусловленный мутациями в генах KRT71 и LYN, имеет низкую распространенность в российской популяции абердин-ангусов (0,02%), но высокую – среди уругвайских герефордов (41,2%). Данные о распространенности идиопатической эпилепсии у герефордов и представителей казахской белоголовой породы отсутствуют. Дилютор-фенотип, ассоциированный преимущественно с мутациями в гене PMEL, выявлен у герефордов. Установлено, что данное генетическое нарушение оказывает плейотропное влияние, улучшая качество мяса, но повышая чувствительность животных к солнечной радиации. Современные методы геномного анализа (ПЦР, секвенирование, GWAS) позволяют эффективно выявлять носителей генетических аномалий. Перспективным направлением является использование геномного редактирования (CRISPR-Cas9) для создания адаптированных к различным климатическим условиям линий скота без потери продуктивности. Создание систем генетического мониторинга и селекции на основе ДНК-тестирования необходимо для минимизации экономических потерь и повышения эффективности племенной работы. Особое внимание уделяется необходимости контроля импортируемого племенного материала и разработке стратегий управления генетическими рисками.

1. Bytov M.V., Zubareva V.D., Volskaya S.V. Asses sing the Genetic Diversity of Five Cattle Breeds Using SNP Markers Associated with Health // Russian Journal of Genetics. 2024. Vol. 60. N 6. P. 747–753. DOI: 10.1134/s1022795424700182.

2. Jenko J., Mc Clure M.C., Matthews D. Analysis of a large dataset reveals haplotypes carrying putatively recessive lethal and semi-lethal alleles with pleiotropic effects on economically impor tant traits in beef cattle // Genetics Selection Evolution. 2019. Vol. 51. P. 9.

3. Van Raden P.M., Tooker M.E., O'Connell J.R., Cole J.B., Bickhart D.M. Selecting sequence variants to improve genomic predictions for dairy cattle // Genetics Selection Evolution. 2019. Vol. 51. P. 12.

4. Бытов М.В., Соколова О.В., Безбородова Н.А. Методы генотипирования крупного рогатого скота для post-GWAS аннотирования SNPs // Аграрный вестник Урала. 2023. Т. 23. № 6. С. 67–75. DOI: 10.32417/1997-4868-2023-235-06-67-75.

5. Федоренко В.Ф., Мишуров Н.П., Кузьмина Т.Н., Тихомиров А.И. Анализ состояния и перспективы улучшения генетического потенциала крупного рогатого скота специализированных мясных пород отечественной селекции: монография. М., 2019. 80 с.

6. Drögemüller C., Philipp U., Haase B., Günzel-Apel A.-R., Leeb T. KRT71-related hypotrichosis in Dexter cattle // PLoS Genetics. 2018. Vol. 14 (3). P. e1007287. DOI: 10.1371/journal.pgen.1007287.

7. Jacinto J.G.P., Markey A.D., Veiga I.M.B., Paris J.M., Welle M., Beever J.E., Drögemüller C. A KRT71 Loss-of-Function Variant Results in Inner Root Sheath Dysplasia and Recessive Congenital Hypotrichosis of Hereford Cattle // Genes (Basel). 2021. N 12 (7). P. 1038. DOI: 10.3390/genes12071038.

8. Romero-Benavente A., Briano-Rodriguez C., Dutra Quintela F. Hypotrichosis congenita (KRT71 mutation) in Hereford cattle in Uruguay // Pesquisa Veterinária Brasileira. 2023. Vol. 43. DOI: 10.1590/1678-5150-pvb-7327.

9. Столповский Ю.А., Кузнецов С.Б., Солоднева Е.В., Шумов И.Д. Новая система генотипирования крупного рогатого скота на основе технологии ДНК-микрочипов // Генетика. 2022. Т. 58. № 8. С. 857–871. DOI: 10.31857/S0016675822080094.

10. Viera J. Identification of KRT71 mutation in Hereford cattle with hypotrichosis in Uruguay // Genes. 2021. Vol. 12 (7). P. 1038.

11. Kinsey N., Belanger J.M., Mandigers P.J.J. Idio pathic Epilepsy Risk Allele Trends in Belgian Tervuren: A Longitudinal Genetic Analysis // Genes. 2024. Vol. 15 (1). Р. 114. DOI: 10.3390/genes15010114.

12. Charalambous M., Fischer A., Potschka H., Walker M.C., Raedt R., Vonck K., Boon P., Lohi H., Löscher W., Worrell G., Leeb T., Mc Evoy A., Striano P., Kluger G., Galanopoulou A.S., Volk H.A., Bhatti S.F.M. Translational veterinary epilepsy: A win-win situation for human and veterinary neurology // Veterinary Journal. 2023. N 293. P. 105956. DOI: 10.1016/j.tvjl.2023.105956.

13. Jacinto J.G.P., Bolcato M., Häfliger I.M., Oevermann A., Gentile A., Drögemüller C. DYRK1B haploinsufficiency in a Holstein cattle with epilepsy // Animal Genetics. 2023. Vol. 54. P. 623– 627. DOI: 10.1111/age.13348.

14. Kimura S., Hatakeyama T., Koutaka T., Kubo K., Morita S., Eguchi K., Saitoh K., Yamauchi K., Imai S., Kashimura A., Inenaga T., Matsumoto H. PMEL p.Leu18del dilutes coat color of Kumamoto sub-breed of Japanese Brown cattle // BMC Genomics. 2022. N 23. P. 694. DOI: 10.1186/s12864-022-08916-8.

15. Bovo S., Schiavo G., Kazemi H., Moscatelli G., Ribani A., Ballan M., Bonacini M., Prandi M., Dall'Olio S., Fontanesi L. Exploiting within breed variability in the autochthonous Reggiana breed identified several candidate genes affecting pigmentation-related traits, stature and udder defects in cattle // Animal Genetics. 2021. Vol. 52. P. 579–597. DOI: 10.1111/age.13109.

16. Wang J., Fan T., Du Z., Xu L., Chen Y., Zhang L., Gao H., Li J., Ma Y., Gao X. Genome-wide association analysis identifies the PMEL gene affec ting coat color and birth weight in Simmental × Holstein // Animals (Basel). 2023. N 13. P. 3821. DOI: 10.3390/ani13243821.

17. Wei J., Brophy B., Cole S.A., Leath S., Oback B., Boch J., Wells D.N., Laible G. Production of light-coloured, low heat-absorbing Holstein Friesian cattle by precise embryo-mediated genome editing // Reproduction, Fertility and Development. 2023. N 36. P. 112–123. DOI: 10.1071/RD23163.

18. Laible G., Cole S.A., Brophy B., Wei J., Leath S., Jivanji S., Littlejohn M.D., Wells D.N. Holstein Friesian dairy cattle edited for diluted coat color as a potential adaptation to climate change // BMC Genomics. 2021. N 22. P. 856. DOI: 10.1186/s12864-021-08175-z.

19. Knaust J., Weikard R., Albrecht E., Brunner R.M., Günther J., Kühn C. Indication of premelanosome protein (PMEL) expression outside of pigmented bovine skin suggests functions beyond eumelanogenesis // Genes (Basel). 2020. Vol. 11. P. 788. DOI: 10.3390/genes11070788.